Les 31

4.5. Het belang van DNA

DNA, een afkorting voor Desoxyribonucleïnezuur, was al lang bekend voordat men in de gaten kreeg hoe belangrijk deze stof is in levende wezens. In 1869 ontdekte Johann Friedrich Miescher (1844-1895) al deze stof die hij verkregen had uit witte bloedcellen. Phoebes Levene (1869-1940) ontdekte in zijn poging de samenstelling van het DNA te ontrafelen, dat DNA uit 4 nucleotiden bestond, namelijk Adenine (A), Cytosine (C), Guanine (G) en Thymine (T). Hoewel Erwin Schrödinger (1887-1961) in zijn boek What’s Life (1944) stelde dat erfelijke eigenschappen vastgelegd moesten zijn in een vaste stof met een regelmatige maar variabele structuur, kon pas in begin jaren vijftig van de 20^ste eeuw bewezen worden dat het DNA deze stof was. Alfred Hershey (1908-1997) en Martha Chase (1927-2003) ontdekten in 1952 namelijk dat virussen zich konden vermenigvuldigen met behulp van DNA.

Inmiddels was ook het onderzoek gestart naar hoe het DNA nu opgebouwd was en er ontstond een ware race tussen Engelse en Amerikaanse onderzoekers wie het eerst het gezicht van DNA kon laten zien. Het eerste model kwam van Linus Pauling (1901-1994), en hij was de eerste die met een helix-model kwam. Echter zijn model bevatte op belangrijke punten nog onjuistheden. Erwin Chargaff (1952) ontdekte dat er zich evenveel Adenine als Thymine en evenveel Cytosine als Guanine in een dubbelstrengs DNA bevindt. De groep onderzoekers Rosalind Franklin (1920-1958), James Watson (geb. 1928), Francis Crick (1916-2004) en Maurice Wilkins (1916-2004) ontdekten uiteindelijk het correcte model van DNA. Rosalind Franklin wist via röntgen-diffractietechniek een foto te maken van het DNA. Doordat Maurice Wilkins deze foto buiten haar medeweten doorspeelde aan Watson en Crick maakten deze het DNA model wereldkundig.  Enkele jaren later kregen Watson, Crick en Wilkins de nobelrpijs voor hun ontdekking (1962) en Rosalind Franklin, inmiddels aan kanker bezweken, haar cruciale bijdrage heeft lang de geschiedenisboeken van de wetenschap niet gehaald.

4.5.1. De samenstelling van DNA

DNA ziet er uit als een gedraaide ladder. Het DNA bestaat uit nucleotiden die aan elkaar vastzitten. Elke nucleotide bestaat uit 3 onderdelen:

• Een base
• Een desoxyribosegroep
• Een fosfaatgroep

Afb. 4.9. Een DNA molecuul

De desoxyribosegroep zit verbonden met een fosfaatgroep van de volgende nucleotide en vormt zo een keten die de zijkanten van de “ladder” vormen. De base staat min of meer loodrecht op de zijkanten van de ladder en vormen de ene helft van een trede van deze ladder. Door middel van waterstofbruggen vormen Adenine en Thymine én Cytosine en Guanine paarsgewijs de treden van de ladder. Tegenover elke Adenine zit met twee waterstofbruggen een Thymine, tegenover elke Cytosine zit met drie waterstofbruggen een Guanine.

4.5.2. Wat doet DNA?

DNA bestaat met maar één enkel doel, namelijk het maken van meer DNA (replicatie). Het lijkt wel alsof DNA levende organismen gebruikt om zichzelf in stand te houden. Veranderingen (mutaties) in de basevolgorde van het DNA leiden tot nieuwe eigenschappen en ook tot nieuwe levensvormen. De mogelijkheden tot variatie in de basevolgorde lijken bijna onuitputtelijk, wanneer je bedenkt dat één enkele DNA keten soms wel 3,2 miljard basen lang is, dus 103.480.000.000 mogelijke combianties kent. Soms heeft het verkeerd inbouwen van een base geen effect, omdat meerdere basevolgorden voor hetzelfde coderen. Per 3 basen (codon) wordt voor één aminozuur gecodeerd. Een aminozuur is een bouwsteentje waaruit eiwitten zijn opgebouwd. Bij dieren zijn er 20 verschillende aminozuren. Uitgaande van de 4 basen die in combinaties van 3 voorkomen zijn er dus 4³ = 64 verschillende codons mogelijk. Sommige aminozuren kennen maar één codon die voor hen codeert, maar andere soms wel 6.

Hiermee is ook duidelijk dat het DNA dus ook codeert voor de aanmaak van eiwitten. Onze erfelijke eigenschappen worden dus eigenlijk bepaald door de aanmaak van bepaalde eiwitten. Zo kun je dus een eiwit maken in de cellen van je iris die er voor zorgt dat je groene ogen hebt. Het is echter niet het DNA zelf dat de eiwitten aanmaakt, want de eiwitten worden niet in de kern van een cel gemaakt, maar in de ribosomen. In de regel kan DNA de kern niet verlaten, dus daar is een afgeleid molecuul voor nodig, het RNA.