Genetica en genomica HC2.docx

# Structuur en samenstelling van nucleïnezuren Dit onderwerp behandelt de fundamentele bouwstenen van DNA en RNA, inclusief nucleosiden, nucleotiden, purines, pyrimidines en de suikers deoxyribose en ribose, en vormt de basis voor het begrijpen van de moleculaire structuur van genetisch materiaal. ### 1.1 Basisbouwstenen: nucleosiden en nucleotiden Nucleïnezuren, zoals DNA en RNA, zijn polymeren opgebouwd uit kleinere, herhalende eenheden. * **Nucleoside**: Een combinatie van een suiker en een base. * **Nucleotide**: Een nucleoside waaraan een fosfaatgroep is gebonden. Dit is de monomere eenheid waaruit nucleïnezuren zijn opgebouwd. #### 1.1.1 Basen: purines en pyrimidines De stikstofhoudende basen in nucleïnezuren zijn onder te verdelen in twee klassen: * **Purines**: Adenine (A) en Guanine (G). Deze hebben een dubbele ringstructuur. * **Pyrimidines**: Thymine (T), Cytosine (C) en Uracil (U). Deze hebben een enkele ringstructuur. * Thymine is specifiek voor DNA. * Uracil is specifiek voor RNA. #### 1.1.2 Suikers: deoxyribose en ribose De suikergroep in nucleïnezuren is cruciaal voor de structuur: * **Deoxyribose**: De suiker in DNA. Deze suiker mist een zuurstofatoom op het 2'-koolstofatoom vergeleken met ribose. * **Ribose**: De suiker in RNA. ### 1.2 Samenstelling en structuur van DNA en RNA DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur) zijn de twee belangrijkste soorten nucleïnezuren, met fundamentele verschillen in hun structuur en samenstelling. #### 1.2.1 Structuur van DNA DNA heeft een dubbele helixstructuur, zoals beschreven door het Watson-Crick model. * **Dubbele helix**: Twee polynuclotideketens die rond elkaar draaien. * **Antiparallelle strengen**: De twee DNA-strengen lopen in tegengestelde richting, aangeduid als 5' naar 3' en 3' naar 5'. * **Waterstofbruggen**: De twee strengen worden bij elkaar gehouden door waterstofbruggen tussen complementaire basen. * Adenine (A) paart met Thymine (T) via twee waterstofbruggen. * Guanine (G) paart met Cytosine (C) via drie waterstofbruggen. * **Fosfodiësterbindingen**: Binnen elke streng worden nucleotiden met elkaar verbonden door fosfodiësterbindingen tussen het 5'-koolstofatoom van de suiker van één nucleotide en het 3'-koolstofatoom van de suiker van het volgende nucleotide. De groei van de keten vindt altijd plaats aan het 3'-uiteinde. * **Major en minor groeven**: De dubbele helixstructuur creëert ongelijke groeven langs de lengte van de helix, die belangrijk zijn voor eiwitbinding. * **Dimensies**: De diameter van de DNA-helix is ongeveer 20 ångström (Å), en er zijn ongeveer 10 baseparen per volledige draaiing van 34 Ångström (Å). #### 1.2.2 Structuur van RNA RNA is doorgaans enkelstrengs, hoewel het intramoleculaire waterstofbruggen kan vormen, wat leidt tot lokaal dubbelstrengs gebieden en complexe driedimensionale structuren. #### 1.2.3 Vergelijking DNA vs. RNA | Eigenschap | DNA | RNA | | :----------------- | :--------- | :-------- | | Suiker | Deoxyribose | Ribose | | Base (specifiek) | Thymine | Uracil | | Structuur (meestal)| Dubbelstrengs | Enkelstrengs | ### 1.3 DNA denaturatie en smeltcurve Denaturatie van DNA verwijst naar het scheiden van de twee complementaire strengen, wat typisch wordt geïnduceerd door hoge temperaturen. * **Denaturatie door verwarming**: Door het DNA te verwarmen, wordt de kinetische energie verhoogd, wat de waterstofbruggen tussen de basen verzwakt en uiteindelijk breekt, waardoor de dubbele helix ontwindt. * **DNA smeltcurve**: Dit is een grafiek die de verandering in lichtabsorptie van een DNA-oplossing weergeeft als functie van de temperatuur. De lichtabsorptie bij de golflengte van 260 nanometer (nm) neemt toe naarmate het DNA denatureert (hyperchromiciteit). * **Hyperchromaciteit**: De plotselinge toename van de lichtabsorptie tijdens denaturatie is een gevolg van het vrijkomen van de basen uit de strakke dubbele helixstructuur, waardoor ze de lichtabsorptie efficiënter kunnen opnemen. * **Coöperatief karakter**: De interacties tussen de baseparen in het DNA zijn coöperatief; het splitsen van één basepaar maakt het makkelijker om aangrenzende baseparen te splitsen. * **Smeltpunt (T$_{m}$)**: De temperatuur waarbij de helft van het DNA is gedegradeerd. Dit punt is afhankelijk van de GC-content van het DNA (DNA met een hogere GC-content, met drie waterstofbruggen per paar, heeft een hogere T$_{m}$ dan DNA met een hogere AT-content, met twee waterstofbruggen per paar). #### 1.3.1 Voorwaarden voor reassociatie van gedenatureerd DNA Om de twee gedenatureerde DNA-strengen weer te laten binden (reassociatie), zijn specifieke omstandigheden nodig: * **Voldoende hoge zoutconcentratie**: Zouten helpen de negatieve ladingen van de fosfaatgroepen te neutraliseren, wat de aantrekking tussen de complementaire strengen vergemakkelijkt. * **Voldoende hoge temperatuur**: De temperatuur moet hoog genoeg zijn om diffusie mogelijk te maken en de strengen elkaar te laten vinden, maar niet zo hoog dat de waterstofbruggen volledig worden verstoord. ### 1.4 Genoomorganisatie Het genoom vertegenwoordigt de volledige set genetisch materiaal van een organisme. De organisatie ervan varieert aanzienlijk tussen verschillende organismen. * **Genoomgrootte en complexiteit**: Er is geen direct verband tussen de grootte van het genoom en de complexiteit van een organisme. Sommige organismen met aanzienlijk grotere genomen zijn minder complex dan organismen met kleinere genomen. * **Menselijk genoom**: Een diploïde menselijke cel bevat 46 chromosomen, bestaande uit lineaire dubbelstrengs DNA-moleculen omgeven door eiwitten. Het totale lineaire DNA in één menselijke cel is ongeveer 2 meter lang. #### 1.4.1 Virale genomen Virussen bestaan uit nucleïnezuur (DNA of RNA) omgeven door een eiwitmantel en hebben gastheercellen nodig om te repliceren. * **Nucleïnezuur types**: Virale genomen kunnen zijn: * Dubbelstrengs DNA (ds DNA) * Enkelstrengs DNA (ss DNA) * Dubbelstrengs RNA (ds RNA) * Enkelstrengs RNA (ss RNA) * **Vorm**: Ze kunnen circulair of lineair zijn. * **Aantal chromosomen**: Een viraal genoom kan uit één of meerdere chromosomen bestaan. * **Infectiecyclus**: Een virus hecht aan een gastheercel, injecteert zijn genoom, induceert de replicatie van het genoom en de productie van nieuwe virussen, en laat de cel verlaten om het proces te herhalen. #### 1.4.2 Prokaryote genomen De genomen van prokaryoten (zoals bacteriën) zijn doorgaans eenvoudiger georganiseerd. * **Hoofdgenoom**: Meestal één dubbelstrengs circulair DNA-molecuul. * **Plasmiden**: Veel prokaryoten bevatten plasmiden, die kleine, circulaire, extra-chromosomale DNA-moleculen zijn die onafhankelijk van het hoofdgenoom kunnen repliceren. Plasmiden worden veel gebruikt in biotechnologie. #### 1.4.3 Eukaryote genomen Eukaryote genomen zijn complexer en worden georganiseerd in lineaire chromosomen binnen de celkern. * **Chromosomen**: Bestaan uit lineair dubbelstrengs DNA geassocieerd met eiwitten. * **Chromatine**: Het complex van DNA en chromosomale eiwitten. * **Histonen**: Basis eiwitten die een centrale rol spelen bij de compactie van DNA. DNA is gewonden rond histonen om **nucleosomen** te vormen, de basiseenheid van chromatine. * **Nonhistonen**: Andere eiwitten die betrokken zijn bij DNA-structuur, functie en regulatie. * **Heterochromatine**: Dicht gecondenseerd, transcriptie-inactief chromatine. * **Euchromatine**: Minder gecondenseerd, transcriptie-actief chromatine dat een cyclus van condensatie en decondensatie ondergaat tijdens de celcyclus. * **Telomeren**: Specifieke sequenties aan de uiteinden van lineaire chromosomen die belangrijk zijn voor de stabiliteit van het chromosoom. #### 1.4.4 Mitochondriaal genoom Eukaryote cellen bevatten ook een mitochondriaal genoom, dat zich in de mitochondriën bevindt. Dit genoom is doorgaans circulair en codeert voor enkele eiwitten die essentieel zijn voor de mitochondriale functie. ### 1.5 Supercoiling van DNA Supercoiling is het proces waarbij de DNA-helix extra wordt gedraaid om de compactheid te vergroten en de replicatie te vergemakkelijken. * **Negatieve supercoils**: Treedt op wanneer DNA wordt ontwonden ten opzichte van zijn natuurlijke staat, waardoor het rechtshandig gaat draaien om de spanning te compenseren. * **Positieve supercoils**: Treedt op wanneer DNA extra wordt bijgewonden, waardoor het linkshandig gaat draaien om de spanning te compenseren. * **Topoisomerasen**: Enzymen die de vorming en verwijdering van supercoils reguleren. * **Type I topoisomerases**: Relaxeren voornamelijk negatieve supercoils door een enkele streng te breken en weer te verbinden. * **Type II topoisomerases (zoals DNA gyrase)**: Relaxeren zowel negatieve als positieve supercoils door beide strengen te breken en weer te verbinden, en kunnen supercoils introduceren ten koste van ATP. > **Tip:** Supercoiling is essentieel voor het verpakken van het lange DNA-molecuul binnen de beperkte ruimte van de cel en speelt een cruciale rol bij DNA-replicatie en transcriptie. ### 1.6 Organisatie van het menselijk genoom Het menselijk genoom bevat naar schatting ongeveer 20.000 genen, verdeeld over 46 chromosomen. Deze genen zijn complex georganiseerd binnen het DNA, met grote gebieden van niet-coderende sequenties naast coderende regio's. > **Voorbeeld:** Hoewel het menselijk genoom ongeveer 3 miljard baseparen lang is, codeert slechts een klein percentage daarvan voor eiwitten. De rest van het DNA heeft structurele, regulatoire of nog onbekende functies. --- # DNA en RNA: verschillen en eigenschappen Dit gedeelte behandelt de fundamentele verschillen en specifieke eigenschappen van DNA en RNA, inclusief de structuur, polariteit, denaturatie, en reassociatie. ### 2.1 Structuur van nucleïnezuren Nucleïnezuren zijn polymeren opgebouwd uit kleinere, herhalende eenheden genaamd nucleotiden. Een nucleotide bestaat uit drie componenten: * Een suikermolecuul (deoxyribose in DNA, ribose in RNA). * Een stikstofbase (purines: adenine (A) en guanine (G); pyrimidines: thymine (T), cytosine (C) en uracil (U)). * Een fosfaatgroep. Een nucleoside bestaat uit een suikermolecuul gebonden aan een stikstofbase. Een nucleotide is een nucleoside waaraan een fosfaatgroep is gebonden. ### 2.2 DNA versus RNA Hoewel zowel DNA als RNA nucleïnezuren zijn, vertonen ze belangrijke structurele en functionele verschillen. | Eigenschap | DNA | RNA | | :------------------ | :----------------------------------- | :----------------------------------- | | Suiker | Deoxyribose | Ribose | | Base | Adenine, Guanine, Cytosine, Thymine | Adenine, Guanine, Cytosine, Uracil | | Structuur | Dubbelstrenging (dubbele helix) | Meestal enkelstrenging | | Basenparing | A met T, G met C | A met U, G met C | ### 2.3 Polariteit van DNA DNA-moleculen hebben een inherente polariteit, bepaald door de manier waarop de nucleotiden aan elkaar worden gebonden. De binding tussen de 3'-hydroxylgroep van het ene deoxyribose-suiker en de 5'-hydroxylgroep van het volgende suiker via een fosfaatgroep wordt een fosfodiësterbinding genoemd. Hierdoor heeft elke DNA-streng een 5'-uiteinde (met een vrije fosfaatgroep) en een 3'-uiteinde (met een vrije hydroxylgroep). DNA-ketens groeien altijd aan het 3'-uiteinde. ### 2.4 De dubbele helix structuur van DNA (Watson-Crick model) Het Watson-Crick model beschrijft DNA als een dubbele helix, bestaande uit twee nucleotideketens die antiparallel lopen. Deze ketens worden bij elkaar gehouden door waterstofbruggen die gevormd worden tussen complementaire basenparen: adenine (A) vormt twee waterstofbruggen met thymine (T), en guanine (G) vormt drie waterstofbruggen met cytosine (C). * **Antiparallel:** De twee strengen lopen in tegengestelde richtingen (5' naar 3' en 3' naar 5'). * **Waterstofbruggen:** Deze zwakke chemische bindingen zijn cruciaal voor de stabiliteit van de dubbele helix en de replicatie van DNA. * **Major en minor groeven:** De dubbele helix vertoont een bredere "major groove" en een smallere "minor groove", die belangrijk zijn voor de interactie met eiwitten. * **Afmetingen:** De diameter van de dubbele helix is ongeveer 20 ångström ($20 \unicode{xC5}$), en er zijn ongeveer 10 baseparen per omwenteling, wat overeenkomt met een lengte van 34 ångström ($34 \unicode{xC5}$). ### 2.5 DNA-denaturatie en smeltcurves DNA-denaturatie, ook wel DNA-smelten genoemd, treedt op wanneer de dubbele helix structuur van DNA wordt verbroken door externe factoren zoals verhitting. De waterstofbruggen die de twee strengen bij elkaar houden, worden verbroken, waardoor de dubbele helix ontwindt en de twee strengen gescheiden worden. Een **DNA-smeltcurve** (of melting curve) visualiseert dit proces. Het meet de verandering in lichtabsorptie (meestal bij een golflengte van 260 nanometer, het absorptiemaximum voor nucleïnezuren) als functie van de temperatuur. * **Hyperchromiciteit:** Tijdens denaturatie neemt de lichtabsorptie toe. Dit komt doordat de geëxposeerde basen in de enkelstrengige DNA minder gestapeld zijn en dus meer licht absorberen dan in de dubbelstrengige helix. * **Coöperatief karakter:** De interacties tussen baseparen in het DNA zijn coöperatief. Dit betekent dat de denaturatie van één regio de denaturatie van naburige regio's vergemakkelijkt, wat resulteert in een plotselinge toename in absorptie rond een specifieke temperatuur. * **Smelttemperatuur (Tm):** Dit is de temperatuur waarbij de helft van het DNA gedepareerd is. De Tm is afhankelijk van de GC-content (hoeveelheid Guanine-Cytosine paren). Omdat G-C paren drie waterstofbruggen hebben in plaats van twee (A-T paren), is DNA met een hogere GC-content thermisch stabieler en heeft het een hogere Tm. ### 2.6 Complementariteit van baseparen en reassociatie De complementariteit van de basenparen (A-T en G-C) is fundamenteel voor de stabiliteit van de DNA-helix en voor processen zoals DNA-replicatie en transcriptie. **Voorwaarden voor reassociatie van gedenatureerd DNA:** Nadat DNA gedentureerd is (enkelstrengig geworden), kan het onder specifieke omstandigheden weer reassociëren tot een dubbele helix. De belangrijkste voorwaarden hiervoor zijn: 1. **Voldoende hoge zoutconcentratie:** Zouten, zoals natriumionen, neutraliseren de negatieve ladingen van de fosfaatgroepen op de DNA-ruggengraat. Dit vermindert de elektrostatische afstoting tussen de twee strengen en bevordert hun nadering en binding. 2. **Voldoende hoge temperatuur:** De temperatuur moet hoog genoeg zijn om de juiste basenparen te laten vinden en waterstofbruggen te vormen, maar niet zo hoog dat de moleculen voortdurend uit elkaar breken. Vaak wordt de reassociatie uitgevoerd bij een temperatuur net onder de Tm. > **Tip:** De snelheid van reassociatie is ook afhankelijk van de complexiteit van het DNA-molecuul en de lengte ervan. Complexere of langere sequenties hebben meer tijd nodig om complementaire sequenties te vinden. ### 2.7 Genoomorganisatie * **Genoom:** Het genoom vertegenwoordigt de volledige hoeveelheid DNA van een organisme. * **Menselijk genoom:** De cel van een mens bevat 46 chromosomen, die lineaire dubbelstrengige DNA-moleculen zijn, verpakt rond eiwitten. Het totale DNA in één menselijke cel is ongeveer 2 meter lang. Het menselijk genoom bevat ongeveer 20.000 genen. * **Chromatine:** Dit is het complex van DNA en chromosomale eiwitten (voornamelijk histonen en non-histonen) waaruit chromosomen zijn opgebouwd. * **Nucleosomen:** De basisbouwsteen van chromatine, bestaande uit DNA dat rond een kern van acht histon-eiwitten is gewikkeld. * **Heterochromatine:** Sterk gecondenseerd, transcriptie-inactief DNA. * **Euchromatine:** Minder gecondenseerd, transcriptie-actief DNA. * **Telomeren:** Dit zijn de beschermende uiteinden van chromosomen die bestaan uit repetitieve DNA-sequenties. * **Mitochondriaal genoom:** Mitochondriën bezitten hun eigen circulair DNA, dat ook genetische informatie bevat. ### 2.8 Virale genomen Virussen bestaan uit nucleïnezuur (DNA of RNA) omgeven door een eiwitmantel. Hun genoom kan variëren in structuur: * Dubbelstrenging of enkelstrenging. * Lineair of circulair. * DNA of RNA. Virussen infecteren levende cellen om zich te repliceren, aangezien ze geen eigen metabolisme hebben. ### 2.9 Prokaryote genomen Prokaryotische genomen bestaan meestal uit één dubbelstrengig circulair DNA-molecuul. Vaak bevatten ze ook plasmiden: kleine, circulaire, zelfstandige DNA-moleculen die belangrijke eigenschappen kunnen coderen en veel worden gebruikt in de moleculaire biologie. #### 2.9.1 Supercoiling en topoisomerases **Supercoiling** is een proces waarbij het DNA meer of minder dan de normale ronding ondergaat, waardoor een compactere structuur ontstaat. Dit is essentieel om de lange DNA-moleculen in de cel te passen en faciliteert processen zoals replicatie en transcriptie. * **Negatieve supercoils:** Het DNA wordt ontwonden, wat gecompenseerd wordt door een rechtshandige supercoil. Dit maakt het DNA toegankelijker voor eiwitten. * **Positieve supercoils:** Het DNA wordt bijgewonden, wat gecompenseerd wordt door een linkshandige supercoil. Dit kan de toegang tot DNA bemoeilijken. **Topoisomerases** zijn enzymen die supercoiling reguleren door het DNA te knippen, de winding aan te passen en het weer te sluiten. * **Type I topoisomerases:** Verlichten stress door het verbreken van één DNA-streng. * **Type II topoisomerases (bv. DNA-girase):** Verlichten stress door het verbreken van beide DNA-strengen en kunnen de DNA-winding actief veranderen, wat ATP vereist. ### 2.10 Genoomgrootte en complexiteit Er is geen direct en concreet verband tussen de grootte van het genoom en de complexiteit van een organisme. Er zijn organismen met een veel groter genoom dan de mens die toch minder complex zijn, wat aangeeft dat genoomgrootte niet de enige determinant is voor biologische complexiteit. --- # Genoomorganisatie en -structuur bij verschillende organismen Dit hoofdstuk beschrijft de diverse organisatie- en structuurvormen van genomen, variërend van virussen tot prokaryoten en eukaryoten, en de bijbehorende moleculaire componenten en processen. ### 3.1 Virale genomen Virussen bestaan uit nucleïnezuur (DNA of RNA) verpakt in een eiwitmantel. Ze zijn obligaat intracellulaire parasieten en kunnen niet zelfstandig leven. * **Nucleïnezuur types:** Virale genomen kunnen bestaan uit: * Dubbelstrengs DNA (ds DNA) * Enkelstrengs DNA (ss DNA) * Dubbelstrengs RNA (ds RNA) * Enkelstrengs RNA (ss RNA) * **Vorm:** Virale genomen kunnen circulair of lineair zijn. * **Structuur:** Ze kunnen bestaan uit één enkel chromosoom of meerdere kleinere chromosomen. * **Infectiecyclus:** Een virus infecteert een gastheercel door het genoom te injecteren. Het gastheerapparaat wordt gebruikt voor replicatie van het virale genoom en de synthese van virale eiwitten, waarna nieuwe virusdeeltjes worden gevormd en uit de cel vrijkomen. ### 3.2 Prokaryote genomen Prokaryote genomen zijn doorgaans georganiseerd als één dubbelstrengs circulair DNA-molecuul. * **Chromosoom:** Het primaire genetische materiaal is meestal een enkel ds circulair chromosoom. * **Plasmiden:** Naast het chromosoom kunnen prokaryoten extra-chromosomale, ds circulaire DNA-moleculen bevatten die plasmiden worden genoemd. * Plasmiden repliceren autonoom en kunnen genen bevatten die voordelig zijn voor de bacterie, zoals resistentie tegen antibiotica. * Ze worden veel gebruikt in de biotechnologie als vector voor gentechnologie. * **Supercoiling:** Het DNA van prokaryoten is sterk opgerold (supercoiled) om compact te worden opgeslagen in de cel. * **Negatieve supercoiling:** Dit is de meest voorkomende vorm en resulteert uit het ontwinnen van de DNA-helix, wat gecompenseerd wordt door de vorming van rechtshandige supercoils. Het helpt bij het compact maken van het DNA en vergemakkelijkt processen als replicatie en transcriptie. * **Positieve supercoiling:** Ontstaat wanneer de DNA-helix juist verder wordt opgewonden, gecompenseerd door linkshandige supercoils. * **Topisomerases:** Enzymen die betrokken zijn bij het vormen en verwijderen van supercoils. * **Type I topoisomerases:** Relaxeren voornamelijk negatieve supercoils door een enkel DNA-streng te breken. * **Type II topoisomerases (zoals DNA gyrase):** Kunnen zowel negatieve als positieve supercoils relaxeren en introduceren. Ze verbruiken ATP om het aantal supercoils per twee negatieve supercoils te veranderen. ### 3.3 Eukaryote genomen Eukaryote genomen zijn complexer en bestaan uit lineaire, dubbelstrengse DNA-moleculen geassocieerd met eiwitten. * **Chromosomen:** Eukaryoten hebben typisch een diploïd aantal chromosomen, bestaande uit lineaire ds DNA-moleculen. Mensen hebben bijvoorbeeld 46 chromosomen in diploïde cellen. * **Chromatine:** Het complexe geheel van DNA en chromosomale eiwitten wordt chromatine genoemd. * **Nucleosomen:** De basiseenheid van chromatine, bestaande uit DNA dat rondom een complex van histonen (specifieke eiwitten) is gewonden. Dit vormt een "parelsnoer"-structuur. * **Verdere compactie:** Het chromatine wordt verder gecondenseerd tot een 30 nm dikke vezel en vervolgens tot nog compactere structuren om de totale lengte van het DNA (ongeveer 2 meter per menselijke cel) op te bergen. * **Heterochromatine en Euchromatine:** * **Heterochromatine:** Sterk gecondenseerd chromatine dat transcriptioneel inactief is. * **Euchromatine:** Minder gecondenseerd chromatine dat transcriptioneel actief is en deelneemt aan de cyclus van condensatie en decondensatie tijdens de celcyclus. * **Telomeren:** Speciale sequenties aan de uiteinden van de chromosomen die bescherming bieden tegen DNA-afbraak en fusie met andere chromosomen. Ze bestaan uit repetitieve telomeersequenties en telomeer-geassocieerde sequenties. * **Mitochondriaal genoom:** Naast het kern-DNA bevatten eukaryote cellen ook een mitochondriaal genoom, dat meestal circulair is. ### 3.4 Genoomgrootte en complexiteit Er is **geen direct, concreet verband** tussen de genoomgrootte van een organisme en de complexiteit ervan. Organismen met aanzienlijk grotere genomen dan de mens hoeven niet noodzakelijkerwijs complexer te zijn. ### 3.5 Vergelijking DNA en RNA | Kenmerk | DNA | RNA | | :------------------- | :------------- | :-------------- | | Suiker | Deoxyribose | Ribose | | Stikstofbase | Thymine | Uracil | | Structuur | Dubbelstrengs | Enkelstrengs | | Andere opmerkingen | Bevat A, G, C, T | Bevat A, G, C, U | > **Tip:** Houd de verschillen tussen DNA en RNA goed uit elkaar, met name de suikermoleculen en de stikstofbasen, aangezien dit cruciaal is voor hun functie en structuur. > **Voorbeeld:** De Watson-Crick dubbele helixstructuur van DNA, met waterstofbruggen tussen complementaire basen (A met T, en G met C), is fundamenteel voor DNA-replicatie en -transcriptie. De complementariteit zorgt voor de stabiele, dubbele winding en maakt het scheiden van de strengen mogelijk. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Nucleoside | Een molecuul dat bestaat uit een suiker (ribose of deoxyribose) die gebonden is aan een stikstofbase (adenine, guanine, cytosine, thymine of uracil). | | Nucleotide | Een nucleoside waaraan één of meerdere fosfaatgroepen zijn gebonden. Dit is de bouwsteen van nucleïnezuren zoals DNA en RNA. | | Purines | Een klasse van organische verbindingen die bestaan uit twee gefuseerde ringen, namelijk adenine en guanine. Deze zijn fundamentele componenten van nucleïnezuren. | | Pyrimidines | Een klasse van organische verbindingen die bestaan uit een enkele ring, namelijk thymine, cytosine en uracil. Deze zijn ook fundamentele componenten van nucleïnezuren. | | Deoxyribosenucleïnezuur (DNA) | Een dubbelstrengige molecuul die de genetische instructies voor de ontwikkeling, werking, groei en reproductie van alle bekende organismen en veel virussen bevat. De suiker is deoxyribose. | | Ribosenucleïnezuur (RNA) | Een enkelstrengige molecuul die betrokken is bij diverse biologische rollen in de codering, decodering, regulatie en expressie van genen. De suiker is ribose en bevat uracil in plaats van thymine. | | Fosfordiester binding | Een chemische binding die de fosfaatgroep van het ene nucleotide verbindt met de suiker van het volgende nucleotide in een nucleïnezuurstreng. Deze bindingen zorgen voor de ruggengraat van DNA en RNA. | | Antiparallel | Beschrijft twee strengen (zoals in DNA) die in tegengestelde richtingen lopen, bijvoorbeeld van 5' naar 3' en van 3' naar 5'. | | Waterstofbrug | Een zwakke chemische binding tussen een waterstofatoom dat gebonden is aan een elektronegatief atoom (zoals zuurstof of stikstof) en een ander elektronegatief atoom in de buurt. Deze bruggen houden de twee DNA-strengen bij elkaar. | | Watson-Crick model | Het klassieke model van de dubbele helixstructuur van DNA, voorgesteld door James Watson en Francis Crick, waarbij twee antiparallele strengen rond een gemeenschappelijke as zijn gedraaid. | | DNA denaturatie | Het proces waarbij de dubbele helixstructuur van DNA wordt verbroken, meestal door verhitting, waardoor de twee strengen van elkaar scheiden. | | DNA smeltcurve | Een grafiek die de verandering in lichtabsorptie van DNA weergeeft als functie van de temperatuur, wat informatie geeft over de stabiliteit van de dubbele helix en het smeltpunt. | | Hyperchromaciteit | Een plotselinge toename van de lichtabsorptie van DNA bij 260 nm wanneer de dubbele helixstructuur wordt verbroken tijdens denaturatie. | | Genoom | De complete set van genetisch materiaal van een organisme, inclusief alle genen en niet-coderende DNA-sequenties. | | Virale genoom | Het genetische materiaal (DNA of RNA) van een virus, dat circulair of lineair, enkelstrengig of dubbelstrengig kan zijn. | | Plasmiden | Kleine, circulaire dubbelstrengige DNA-moleculen die onafhankelijk van het chromosomale DNA in bacteriën kunnen repliceren. Ze worden vaak gebruikt in gentechnologie. | | Supercoiling | Een proces waarbij de DNA-helix extra wordt opgewonden of ontwonden, wat leidt tot een compactere structuur. Dit wordt gemedieerd door enzymen zoals toposiomerasen. | | Topoisomerasen | Enzymen die de topologische toestand van DNA veranderen door het verbreken en opnieuw verbinden van fosfodiësterbindingen, voornamelijk om supercoiling te reguleren. | | Chromatine | Het complex van DNA en eiwitten (voornamelijk histonen) waaruit chromosomen zijn opgebouwd in de celkern van eukaryoten. | | Nucleosomen | De basiseenheid van chromatine, bestaande uit een segment DNA dat rond een kern van acht histon-eiwitten is gewikkeld. | | Telomeren | De uiteinden van lineaire chromosomen, bestaande uit repetitieve DNA-sequenties, die de chromosomen beschermen tegen degradatie en fusie met andere chromosomen. |