Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.1: De DNA-helix
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
De DNA-helix
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT
* De tekstvertaling is door de computer gegenereerd

13.1: De DNA-helix

Overzicht

Deoxyribonucleïnezuur, of DNA, is het genetische materiaal dat verantwoordelijk is voor het doorgeven van eigenschappen van generatie op generatie in alle organismen en de meeste virussen. DNA is samengesteld uit twee strengen nucleotiden die om elkaar heen wikkelen om een dubbele helix te vormen. De ontdekking van de structuur van DNA vond stapsgewijs plaats gedurende bijna een eeuw en vertegenwoordigt een van de beroemdste en meest boeiende verhalen in de geschiedenis van de wetenschap.

DNA-structuur in detail

Elke DNA-streng bestaat uit subeenheden die nucleotiden worden genoemd en die de suikerdeoxyribose, een fosfaatgroep en een van de vier stikstofhoudende basen bevatten: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T). Adenine en guanine zijn leden van een grotere klasse chemicaliën, purines genaamd, die allemaal tweeledige structuren bevatten. Cytosine en thymine behoren tot een groep van enkelringige structuren die pyrimidinen worden genoemd.

Aangrenzende nucleotiden in dezelfde streng zijn covalent verbonden door fosfodiësterbindingen. ThDe twee nucleotidenstrengen worden bij elkaar gehouden door waterstofbruggen, waarbij de adeninen in het ene strengpaar met thyminen op dezelfde positie in de andere streng en de cytosinen in het ene strengpaar met guaninen op dezelfde positie in de andere streng. Deze waterstofbinding wordt mogelijk gemaakt door de antiparallelle opstelling van de twee DNA-strengen, waarbij de 5'- en 3'-uiteinden van de strengen in tegengestelde richtingen zijn georiënteerd. Zonder deze opstelling zouden de nucleotiden zich in de verkeerde positie bevinden om waterstofbruggen tussen strengen te vormen.

De twee strengen van het DNA-molecuul zijn strak gewikkeld in een veerachtige structuur die een dubbele helix wordt genoemd. De dubbele helix is echter niet perfect symmetrisch. In plaats daarvan komen regelmatig groeven in de constructie voor. De belangrijkste groef treedt op waar de suikerfosfaatruggengraten relatief ver uit elkaar liggen. Deze ruimte geeft toegang tot DNA-bindende eiwitten, zoals transcriptiefactoren. De kleine groef daarentegen treedt op waarDe suiker-fosfaat-ruggengraten liggen dicht bij elkaar. Relatief weinig eiwitten binden via de kleine groef aan DNA.

De ontdekking van DNA-structuur: A Brief History

Het verhaal van de ontdekking van de DNA-structuur begint in 1869 toen de Zwitserse wetenschapper Friedrich Miescher een stof ontdekte die hij "nucleïne" noemde. Tijdens het extraheren van eiwit uit witte bloedcellen vond Miescher een onverwachte stof met een relatief hoog fosforgehalte. Hij wist niet wat het was, maar hij vermoedde dat het biologisch belangrijk kon zijn. Miescher had gelijk, maar het duurde decennia voordat de wetenschappelijke gemeenschap zijn inzichten volledig inzag.

De volgende cruciale ontdekking werd gedaan door de Russische biochemicus Phoebus Levene. In 1919 stelde Levene voor dat nucleïne, toen bekend als een nucleïnezuur, bestond uit ketens van moleculen die hij polynucleotiden noemde. Levene's voorstel kwam voort uit zijn onderzoek naar gist, waarin hij ontdekte dat het individuele nucleotiden warensamengesteld uit een fosfaatgroep, een suiker en een stikstofhoudende basis. Hoewel Levene's polynucleotidemodel in veel opzichten correct was, was het nog steeds onduidelijk hoe de basen in het DNA-molecuul waren gerangschikt.

De Oostenrijkse biochemicus Erwin Chargaff lichtte het werk van Levene toe. Aan het eind van de jaren veertig deed Chargaff een belangrijke bevinding: de hoeveelheid adenine in het DNA is altijd ongeveer gelijk aan de hoeveelheid thymine en de hoeveelheid guanine is altijd ongeveer gelijk aan de hoeveelheid cytosine. Dit patroon werd bekend als Chargaff's Rule en was een belangrijk bewijsstuk dat de uiteindelijke opheldering van de DNA-structuur mogelijk maakte.

In de vroege jaren 1950 raceten de Amerikaanse bioloog James Watson en de Engelse natuurkundige Francis Crick tegen hun belangrijkste rivaal, de Amerikaan Linus Pauling, om de driedimensionale structuur van DNA te ontdekken. Voortbouwend op het werk van Chargaff, gebruikten ze kennis van natuurkunde, wiskunde en scheikunde om fysieke modellen van DNA te construeren. Maar ze waren niet succesvoltotdat ze een kritisch stukje gegevens ontvingen: een röntgenfoto van DNA die nauwkeurig de dubbele helixstructuur aangaf. Deze foto was de niet-gepubliceerde gegevens van natuurkundige Rosalind Franklin en werd zonder medeweten van Franklin aan Watson en Crick gegeven. Watson en Crick publiceerden hun beschrijving van de DNA-structuur in 1953, en samen met Maurice Wilkins (een medewerker van Franklin's) wonnen ze voor deze ontdekking de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 1962. Helaas stierf Franklin in 1958 en kwam daarom niet in aanmerking voor een Nobelprijs.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter