Isolatie van DNA uit kiwi

Isolatie van DNA uit kiwi

Inleiding

Ontdekking van DNA
DNA is de afkorting van Deoxyribo Nucleic Acid, dat we in het Nederlands desoxyribonucleïnezuur noemen. De eerste man die onderzoek deed naar DNA was Gregor Mendel (1822-1884). Hij deed onderzoek aan erwten en ontdekte rond 1860 dat je erfelijke eigenschappen of geheel erft of helemaal niet. In 1869 werd DNA voor het eerst geïsoleerd door Miescher en in 1944 werd bewezen dat in het DNA de erfelijke aanleg van organismen in codevorm is vastgelegd. Watson en Crick ontdekten rond 1953 dat een DNA molecuul de vorm van een wenteltrap heeft, het dubbele helix model.

Wat is DNA?
In elke lichaamscel zit een kern waarin DNA zit. In DNA liggen de erfelijke eigenschappen van de mens. Maar ook planten, dieren en zelfs bacteriën hebben DNA in hun cellen. DNA bestaat uit lange moleculen waarin vier bouwstenen een code vormen die bepalen wat voor eigenschap dat organisme heeft. Dat wil zeggen dat DNA de informatie bevat voor je bloedgroep of voor de kleur van je ogen. Voor elke menselijke cel met kern geldt dat DNA verdeeld is over 46 chromosomen. Elke chromosoom bestaat uit een groot DNA molecuul en uit een aantal eiwitten voor de stevigheid. Bacteriën bevatten een DNA molecuul in de vorm van een ring. Doordat men al veel weet over DNA, is de wetenschap in staat om die erfelijke code te lezen.


Bouw van DNA
Het DNA molecuul is een groot molecuul dat lijkt op een wentel trap. De treden van die wenteltrap zijn opgebouwd uit 4 stikstofbasen, Adenine, Guanine, Cytosine en Thymine. De leuningen van de wenteltrap zijn gelijk van bouw. Die bestaan uit fosfaatgroepen en suikermoleculen (deoxyribose). Ze zijn om en om gerangschikt en aan elk suikermolecuul zit een stikstofbase. Adenine is altijd verbonden met Thymine, Cytosine altijd met Guanine.

Erfelijke eigenschappen
Het menselijk lichaam heeft tussen de 50 000 en 100 000 genen. Elk gen
bevat de DNA code voor één eiwit. Zo’n eiwit kan de kleur van je ogen bepalen of het zorgt ervoor dat je bloed stolt. Alle eiwitten zijn opgebouwd uit niet meer dan 20 verschillende bouwstenen, aminozuren genoemd. Bij de vorming van een eiwit worden deze aminozuren aan elkaar gekoppeld. Eiwitten zijn meestal duizenden aminozuren lang. Elk groepje van drie basen op het DNA vormt de code voor één van de aminozuren die aangekoppeld moeten worden. Die code noemen we de tripletcode. Door code na code op het DNA af te lezen kan uit losse aminozuren een eiwit gesynthetiseerd worden. In de volgorde van de basen zijn de erfelijke eigenschappen vastgelegd.

Erfelijke ziektes
Als er in het DNA een verkeerde code staat, dan zullen de lichaamscellen het verkeerde eiwit aanmaken. Je hebt dan een erfelijke afwijking. Als je zoiets erft van je ouders, dan heb je een erfelijke ziekte.

Een paar voorbeelden daarvan:

- Hemofilie
De erfelijke vorm van Hemofilie of bloederziekte komt voornamelijk bij mannen voor. Mensen met hemofilie hebben een stoornis in de bloedstolling. Bij een beschadiging van een bloedvat treedt heel langzaam stolling op. Het bloedvat wordt daardoor heel langzaam gedicht. Bij kleinere verwondingen is dat geen levensbedreigende situatie, maar wel bij grotere wonden.

- Ziekte van Huntington

Dit is een erfelijke aandoening van het zenuwstelsel die zich meestal pas op de leeftijd van 30-50 jaar zich openbaart. Eerst treden er problemen op bij bewegen en de spraak. Later treedt geheugenverlies op en verlies van denkvermogen en concentratie. Je gaat dementeren en wordt volledig afhankelijk van anderen.

- Syndroom van Down
Bij het syndroom van Down zijn er in de lichaamscellen van een kind geen twee maar drie exemplaren van het 21e chromosoom aanwezig.
Bijna de helft van hen wordt geboren met een hartafwijking en kinderen met Downsyndroom ontwikkelen zich ook trager dan andere kinderen, zowel lichamelijk als verstandelijk. Ook wordt er lang niet altijd hetzelfde eindniveau bereikt.

- Taaislijmziekte
Hierbij wordt er door je lichaam te dik en te kleverig slijm geproduceerd, wat daardoor de doorgangen van je alvleesklier en longen kan verstoppen. Hierdoor kan de vertering niet goed plaatsvinden en wordt het voedsel slecht opgenomen. Dat kan leiden tot ondervoeding, groeistoornissen en verlate puberteit. Ook heb je last van ademhalingsproblemen en is er eerder kans op bacteriën en virussen die infecties veroorzaken in je longen.

Ontdekking van de bouw van DNA
Toen James Watson en Francis Crick onderzoek deden naar de bouw van DNA, was al wel bekend waaruit DNA was opgebouwd, maar niet hoe het DNA molecuul in elkaar zat. Ze zouden net zolang modellen van het DNA molecuul gaan bouwen totdat alle onderdelen keurig in elkaar zouden passen. Om het model te controleren wilden ze röntgenopnamen gebruiken waaruit de ‘schaduw’ van het DNA molecuul afgeleid kon worden. Ze bedachten een model met drie om elkaar wentelende ketens, maar dat model werd afgekeurd en men wilde geen geld meer steken in het onderzoek. Toen Watson een jaar later een röntgenopname zag van DNA bleek dat er wel sprake was van een spiraal structuur. Ze bouwden een nieuw model, maar nu met twee ketens, omdat tweetallen in de natuur veel voorkomen. Het was dus eigenlijk een gokje. Hun model had de vorm van een gedraaide touwladder. Ze wisten alleen nog niet hoe de basen erin pasten. Twee basen samen vormden namelijk een trede, maar dat gaf de ene keer een heel brede en de andere keer een smalle trede. Toen Watson een keer zijn bureau opruimde kwam hij er bij toeval achter dat een Adenine-Thymine paar, even breed was als een Guanine-Cytosine paar. Ze ontdekten toen ook hoe het DNA molecuul het bouwplan vormde voor erfelijke eigenschappen.

Materiaal

Voor het isoleren van DNA uit een kiwi hebben we gebruik gemaakt van de volgende dingen:

- ¼ kiwi
- schilmesje
- mortier + stamper
- maatcilinder van 10 ml
- 10 ml water
- klein schepje zout
- reageerbuisrekje
- reageerbuisje met 2 ml afwasmiddel
- stift
- grote cultuurbuis
- reageerbuis
- waterbad van 60 °C
- stopwatch
- koffiefiltertje
- trechter
- reageerbuisborstel
- buisje met 2 cm ijskoude ethanol satéprikker

Werkwijze

28 maart 2003:
We hebben eerst de kiwi geschild en in kleine stukjes gesneden. Die stukjes hebben we in de mortier gedaan en tot kiwimoes gemalen. Zo gaat het weefsel mechanisch kapot. Daar hebben we toen 10 mL water, een klein schepje zout en 2 mL afwasmiddel aan toegevoegd, om de celmembranen en het kernmembraan af te breken. We hebben het geroerd tot het zout was opgelost en het een egaal papje was. Op de grote cultuurbuis en op de reageerbuis hebben we onze namen geschreven en toen hebben we het prutje overgegoten in de cultuurbuis. Die buis hebben we 15 minuten in een waterbad van 60 °C gezet om de DNAse enzymen die natuurlijk voorkomen in de kiwi en die het DNA zouden afbreken te denatureren en ze dus onschadelijik te maken. Daarna hebben we het prutje gefiltreerd. Daardoor werd het celmateriaal verwijderd. Het filtraat hebben we opgevangen in de reageerbuis en die hebben we tot de volgend de les in de vriezer bewaard.

4 april 2003:
De volgende les hebben we de buis met kiwi-extract geschud en daarna voorzichtig het ijskoude ethanol erbij gegoten, om het DNA zichtbaar te maken. Dat hebben we even teruggezet in het reageerbuisrekje. Toen in de ethanollaag DNA zichtbaar werd hebben we een satéprikker gepakt en het witte web van slijmerig DNA uit de oplossing gevist.


Conclusie

Het DNA zat in de ethanollaag en was een beetje wit en slijmerig. Met een satéprikker kon je het er zo uit halen. Tegenwoordig kan je dus erg makkelijk DNA isoleren, en ook zonder dure apparatuur. Vroeger was dit absoluut niet het geval. We konden het DNA niet ‘lezen’, want hier is wel duurdere apparatuur voor nodig en die hadden we niet tot onze beschikking.

Literatuuropgave

We hebben onze informatie gehaald van de volgende websites:
- www.cysticfibrosis.nl
- www.downsyndroom.org
- www.scholieren.com

En uit de volgende boeken:
- Solar Algemene Natuurwetenschappen, vwo bovenbouw, deel 2

Ook hebben we nog gebruik gemaakt van Encarta encyclopedie 2002, biologieaantekeningen van vorig jaar en de uitleg die we in de les hadden gekregen.