In deze presentatie ga je wederom kijken hoe het DNA wordt Deel III Replicatie In deze presentatie ga je wederom kijken hoe het DNA wordt verdubbeld in een cel. Alleen gaan we nu nog dieper op de stof in. Je krijgt heel wat scheikundige formules te zien. Het is niet de bedoeling dat je die uit je hoofd kent, het gaat erom dat je ze begrijpt.

Een nucleotide, de bouwsteen van DNA, ziet er zo uit: Eerste speler: DNA. Een nucleotide, de bouwsteen van DNA, ziet er zo uit: Zoals je weet, bestaat die nucleotide uit 3 verschillende stukjes: d p p d Een deoxyribose, een fosfaatgroep, en een base, (zoals je weet zijn er 4 verschillende basen) Laten we eerst deoxyribose eens nader bekijken. (toets ‘enter’)

Zoals je ziet heeft deoxyribose 5 C-atomen (toets 5x ‘enter’) Ze zijn genummerd. 5 CH3 O OH OH CH CH 1 d CH CH 4 2 OH H 3

Vanwege dit H-atoom (toets ‘enter’) heet dit molecuul Deoxyribose. Ribose heeft daar een OH-groep. (toets ‘enter’) ‘Deoxyribose’ wil zeggen dat er een O-atoom weg is. (‘de’ = ‘niet’, ‘oxy’ = ‘O’, dus deoxyribose betekent ‘ribose met een O-atoom minder’) CH2 O OH CH2 O OH OH CH CH OH CH CH CH CH CH CH OH H OH OH deoxyribose ribose

Laten we nu de fosfaatgroep eens nader bekijken. Je weet nu hoe deoxyribose eruit ziet. Laten we nu de fosfaatgroep eens nader bekijken. (toets ‘enter’) d p p d deoxyribose, fosfaatgroep, basen

Een fosfaatgroep bestaat uit: 1 fosforatoom (P) en 4 zuurstofatomen (O), waarvan er 2 ook gebonden zijn aan een waterstofatoom (H). OH O p O P OH

Zoals je weet, zitten de deoxyribose en de fosfaatgroep in de nucleotide aan elkaar. d p Daarvoor moeten deze twee atoomgroepen met elkaar reageren: (toets 2x ‘enter’) CH2 O OH OH CH CH CH CH OH OH H O O P Deoxyribose fosfaatgroep OH

Zo heb je hetzelfde molecuul als hier: p d (toets 2x ‘enter’) Bij deze reactie wordt een watermolecuul afgesplitst. H2O O CH2 O OH CH O CH O P fosfaatgroep CH CH2 OH OH Deoxyribose

Je weet nu hoe deoxyribose samen met de fosfaatgroep eruit ziet. Laten we nu een van de basen eens nader bekijken. (toets ‘enter’) d p p d basen

Zo ziet de base Cytosine eruit NH2 C C CH N H CH

Zoals je ziet, zitten de deoxyribose/fosfaatgroep en de base in de nucleotide aan elkaar. C p d N Daarvoor moeten deze twee atoomgroepen met elkaar reageren: (toets 2x ‘enter’) O NH2 C C CH N H CH O CH2 O OH CH O CH O P CH CH2 OH OH

Zo heb je hetzelfde molecuul als hier: p d (toets 3x ‘enter’) N NH2 O C C fosfaatgroep Cytosine O CH2 O CH N CH CH O CH O P CH CH2 OH OH H2O Bij deze reactie wordt een watermolecuul afgesplitst. Deoxyribose

Dit is wel een hele ingewikkelde voorstelling van een nucleotide, daarom geven veel boeken (ook jouw boek) een nucleotide zo weer: N NH2 O C C O CH2 p O CH N CH2 C CH CH O CH O O P CH CH2 OH OH OH H

Er zijn 4 verschillende nucleotiden: A G Twee kleine basen en twee grote basen. H H NH2 N N N O H C CH C C N N O O O NH2 C N C N C C C C N C N C C CH N N CH N CH N H CH3 H CH CH H H Cytosine Thymine Adenine Guanine

In dit gebied zorgen twee waterstofbruggen voor een binding tussen Zoals je ziet, past Thymine precies in Adenine. CH CH3 H C N T C C A O O N In dit gebied (toets ‘enter’) zorgen twee waterstofbruggen (toets 2x ‘enter’) voor een binding tussen de twee basen. H H N N C CH C N N C CH N H

In dit gebied zorgen drie waterstofbruggen voor een binding tussen Zoals je ziet, past Cytosine precies in Guanine. CH CH NH C C C G N N O H H H In dit gebied (toets ‘enter’) zorgen drie waterstofbruggen (toets 3x ‘enter’) voor een binding tussen de twee basen. O N N H C C C N N C CH N H

Het eiwit helicase gaat naar een uiteinde van het chromosoom. Het begin van de replicatie Het eiwit helicase gaat naar een uiteinde van het chromosoom. (toets ‘enter’) p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d C T A T G C T A G T A T G A A T G A Helicase G A T A C G A T C A T A C T T A C T d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p d p

Helicase haalt de twee strengen uit elkaar. De basen zijn hier voor de overzichtelijkheid niet getoond, maar ze zijn er natuurlijk wel. C T A T G C Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T G A T A C G

We gaan eerst kijken wat er met de onderste streng gebeurt. DNA-polymerase komt erbij. (toets ‘enter’) C T A T G C Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase G A T A C G

Losse nucleotide C wordt aan de onderste streng gepast door basenparing van C met G. C T A T G C Helicase A T G A A T G A p p p d C T A C T T A C T DNA- polymerase G A T A C G

Bij het basenparen van de nucleotide aan de onderste streng, verliest de C twee fosfaatgroepen. C T A T G C Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase p d C G A T A C G pi pi

Tweede losse nucleotide wordt aan de onderste streng gepast door basenparing van T met A. C T A T G C p p p d T Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase p d C G A T A C G

Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase 2 fosfaatgroepen los van de T nucleotide. C T A T G C pi pi Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase Nieuwe streng p d p d C T G A T A C G Oude streng Waarom werkt de polymerase hier van links naar rechts? (toets ‘enter’)

Om dit verhaal goed te vertellen, moeten we vooral de deoxyribose( = ) enorm vergroten. Nieuwe streng p d p d C T G A Oude streng

De basen en fosfaatgroepen worden voor de duidelijkheid De DNA-polymerase werkt van 5’ naar 3’. Dat houdt in dat als de polymerase van links naar rechts werkt, het vijfde C-atoom van deoxyribose helemaal links ligt (toets ‘enter’, wordt blauw) en het derde C-atoom rechts. (toets ‘enter’, wordt rood) Dit geldt ook voor de volgende nucleotide. (toets 2x ‘enter’) 3 Dit wordt het nieuwe aanhechtingspunt voor een fosfaatgroep OH p p CH CH2 2 CH CH2 Nieuwe streng CH CH CH CH 4 1 CH2 O CH2 O 5 De basen en fosfaatgroepen worden voor de duidelijkheid vereenvoudigd weergegeven. OH CH2 O CH2 O CH CH CH CH Oude streng CH CH2 CH CH2 p p

Dit is dus de 5’ kant C T A T G C A A T G A A T G A Helicase p p p d A Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T Dit is dus de 5’ kant DNA- polymerase p d p d C T G A T A C G

5’ Hier zit de 3’ kant C T A T G C A T G A A T G A Helicase pi pi Helicase A T G A A T G A DNA- polymerase T A C T T A C T Hier zit de 3’ kant 5’ p d p d p d C T A G A T A C G

Aan elk uiteinde van het DNA kun je de leesrichting aangeven. 5’ C T A T G C 3’ p p p d T Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ 3’ p d p d p d C T A G A T A C G 3’ Aan elk uiteinde van het DNA kun je de leesrichting aangeven. (toets 4x ‘enter’)

5’ 3’ 5’ 5’ 3’ C T A T G C A T G A A T G A Helicase T A C T T A C T pi pi Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ p d p d p d p d C T A T G A T A C G 3’

5’ 3’ 5’ 5’ 3’ C T A T G C G A T G A A T G A Helicase T A C T T A C T p p p d G Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ p d p d p d p d C T A T G A T A C G 3’

Laten we nu eens kijken wat er met de bovenste streng gebeurt 5’ C T A T G C 3’ pi pi Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ p d p d p d p d p d C T A T G G A T A C G 3’ Laten we nu eens kijken wat er met de bovenste streng gebeurt

Een tweede DNA-polymerase komt erbij. (toets ‘enter’) 5’ C T A T G C DNA- polymerase 3’ Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

Zesde losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast. 5’ C T A T G C DNA- polymerase 3’ Helicase A T G A A T G A C T A C T T A C T d p p p DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

Je ziet dat ook hier de polymerase van 5’ naar 3’ werkt. C T A T G C C d p DNA- polymerase 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A pi pi T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

Zevende losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast. 5’ C T A T G C C DNA- polymerase d p 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T A DNA- polymerase d p p p 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase 2 fosfaatgroepen los van de zevende nucleotide. 5’ C T A T G C A C DNA- polymerase d p d p 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A pi pi T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

Achtste losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast. 5’ C T A T G C A C DNA- polymerase d p d p 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A T T A C T T A C T d p p p DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase 2 fosfaatgroepen los van de achtste nucleotide. 5’ C T A T G C T A C d p d p d p DNA- polymerase 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T pi pi DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

Negende losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast. 5’ C T A T G C T A C DNA- polymerase d p d p d p 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A T A C T T A C T A DNA- polymerase d p p p 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’ Vraag 3: Wat moet hier (toets ‘enter’) staan, 5’ of 3’?

Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase 2 fosfaatgroepen los van de negende nucleotide. 5’ C T A T G C A T A C DNA- polymerase d p d p d p d p 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A pi pi T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

De tiende nucleotide komt eraan. 5’ C T A T G C A T A C DNA- polymerase d p d p d p d p 5’ 3’ Helicase A T G A A T G A G T A C T T A C T d p p p DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’

5’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ C T A T G C A T A C G Helicase A T G A A T G A DNA- polymerase A T A C d p d p d p d 5’ p 3’ G d p p p Helicase A T G A A T G A DNA-polymerase kan enkel deze fosfaatgroep (toets ‘enter’, wordt geel) vastmaken aan deze deoxyribose (toets ‘enter’, wordt zwart). T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’ De losse fosfaatgroep wordt vastgezet aan het vastgezette deoxyribose. Andersom gaat niet. Daarom kan deze DNA-polymerase niet bij het uiteinde van de bovenste streng beginnen, zoals zijn collega wel kan doen met de onderste streng. Dit noemen we leesrichting. Wetenschappers zeggen: “De DNA-polymerase leest van 5’ (vijf accent) naar 3’ (drie accent)”.

Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase 2 fosfaatgroepen los van de tiende nucleotide. 5’ C T A T G C G A T A C d p d p d p d p d 5’ DNA- polymerase p 3’ Helicase A T G A A T G A pi pi T A C T T A C T DNA- polymerase 5’ 5’ C T A T G G A T A C G 3’ Je kent dit proces verder wel. Anders kun je het terugvinden in deel II

Nu weet je bijna alles wat je over DNA weten hoeft. Eén feitje is nog C T A T G C T A G T A T G A A T G A G A T A C G A T C A T A C T T A C T Nu weet je bijna alles wat je over DNA weten hoeft. Eén feitje is nog niet ter sprake gekomen: De twee strengen van DNA zijn om elkaar heen gewikkeld in een structuur die men een alpha-helix (spreek uit: alfa-heeliks) noemt. (Zie plaatje boven, kijk eens of je het Engelse bijschrift snapt)

Zo kun je goed zien wat een ingewikkeld molecuul DNA eigenlijk is Tot slot een model waar alle atomen van de DNA-alpha-helix zichtbaar zijn. Zo kun je goed zien wat een ingewikkeld molecuul DNA eigenlijk is