Synthese - het genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk

Het genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.1: Van uniek naar universeel: De cel.
Elke levend wezen heeft unieke en universele eigenschappen.

Elk mens is uniek. Maar hoe minder verwant, hoe meer verschillen. Elk mens is opgebouwd uit cellen(de basiseenheid). Elk levend wezen is als een cel begonnen, en is zich toen gaan delen.
Celdeling
In 1835 is dit voor het eerst waargenomen. Toen kwamen ze erachter dat sperma de eicel binnendringt, er dan gelijk twee kernen zichtbaar worden die versmelten en dat dan de celdeling begint. Bestuderen was best moeilijk daarom maakten ze het materiaal steviger en zochten ze naar kleurstoffen.
Kerndeling
Voordat de cel zich deelt ontstaan er twee dochterkernen(kerndeling). De kern lijkt uiteen te vallen in smalle staafjes. De celomtrek wordt minder duidelijk en de staafjes worden verdeeld over de dochtercellen(figuur 5.1). Walther Flemming toonde aan bij proefdieren dat ook zonder zure stof dit proces zich voordeed. De staafjes verdubbelen voordat ze verdeeld worden en later werd hetzelfde aangetoond bij bevruchte eicellen van stekelhuidigen.
Chromosomen
Die staafjes heten chromosomen. Chromosoom betekent gekleurd lichaampje. Onderzoekers kregen het vermoeden dat chromosomen een grote rol spelen bij de overerving.
Geslachtscellen
In 1887 vermoedde August Weismann dat de geslachtscellen slecht de helft van het aantal chromosomen van de lichaamscellen bevatten. Bij de vorming van geslachtscellen treden er twee celdelingen op (vier dochtercellen) en het aantal chromosomen verdubbeld maar eenmaal. Na versmelting van de eicel met de spermacel wordt de reductie van het aantal chromosomen weer opgeheven.
Mendel
In 1900 werden de wetten van Mendel herontdekt. Deze Tsjechische monnik had uitgevonden dat elke erfelijke eigenschap door twee factoren, afkomstig van de vader en de moeder, word bepaald. De ene is dominant(overheersend) en de andere recessief(onderschikt aan de andere).
Chromosomen - Genen
Chromosomen zijn de dragers van erfelijke eigenschappen(erffactoren). Later worden ze genen genoemd. Bij hoger ontwikkelde organismen worden altijd dubbele paren chromosomen gevonden, alle genen zijn komen dus dubbel voor. In geslachtscellen is het niet dubbel. Elk organisme heeft zijn eigen chromosoom patroon.
Chromosomen van de mens(figuur 5.3)
Elk mens heeft 23 paar chromosomen. Bij 22 paren geen verschil, bij de vrouw 23e ook niet maar bij de man wel. Deze chromosomen zijn korter. Deze worden gevormd door de zgn. geslachtschromosomen. Het lange chromosoom is het X-chromosoom en de korte de Y-chromosoom. Bij de reductiedeling(de chromosomen halveren) krijgt de vrouw alleen X-chromosomen maar de man ook Y, bij Y is het kind een jongen en bij X een meisje.

Het genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.2: Van uniek naar universeel: De moleculen
Alles draait om DNA

Over de structuur en de samenstelling van de chromosoom was tot halverwege de 20e eeuw niks bekend, maar in rond 1950 begon met de moleculaire genetica. In alle celkernen zit een vreemde stof, deze stof heet nu DNA. De eiwitten waren ingewikkeld dus daarom zou die de drager van erfelijke eigenschappen zijn. Er werd ontdekt dat DNA ervoor zorgt dat er steeds nieuwe virussen ontstaan. Watson en Rick helderden de structuur van DNA op.
De DNA-structuur
DNA structuur lijkt op een wenteltrap. Die is opgebouwd uit vier moleculen: adenine(A), guanine(G), cytosine(C) en thymine(T). Deze stoffen zijn basisch(basen). Er zitten altijd twee basen(basenparen) per treden en in een vaste combinatie. A zit altijd bij T en G altijd bij C. De leuningen van de wenteltrap zijn gelijk bouw. De erfelijke info wordt bepaald door de volgorde van de basenparen(de treden).
Blz. 117: Blauw stuk: De opheldering van de structuur van het DNA door Watson en Crick.
DNA - eiwit
Elke chromosoom is een groot DNA-molecuul. Op elke chromosoom liggen veel genen en een deel van het DNA-molucuul komt dan overeen met een gen. Nu kon de verdubbeling van het erfelijke materiaal voor de celdeling worden verklaard.
Men wist nog niet hoe DNA in cellen werkte. In 1953 wist men dat genen verband hielden met de aanmaak van eiwitten. De synthese van eiwitten vindt in de celvloeistof plaats. Voor de eiwitsynthese splitsen de twee DNA-strengen net zoals bij celdeling. In de passende streng word tegenover A geen T ingebouwd maar Uracil. Deze enkele streng heet RNA.
Het is mogelijk om uit aminozuren eiwitten te maken. Alle combinaties in RNA werden uitgeprobeerd(A,U,C,G) en de genetische code kon worden gekraakt. Een triplet(drie basen) is de code van 1 aminozuur. Er zijn 64 combinaties mogelijk, en er zijn maar 20 aminozuren. Voor het aminozuur leucine zijn bijvoorbeeld zes tripletten gevonden.
Eiwit
Functies van eiwit: Bouwstof voor cellen, stofwisseling van de cel(enzymen), hormonen zijn uit eiwit opgebouwd. Eiwit regelt allerlei processen in ons lichaam. Bouwstof voor spieren, afweer.

Het genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.3: Van universeel naar uniek
Elk levend wezen - klonen uitgezonderd - heeft uniek DNA.

Veranderingen in het DNA
Onder invloed van buiten kan DNA veranderen door BV. ultraviolette straling en röntgenstraling. Niet elke verandering is blijvend(mutatie). Als er een stof word veranderd dan hoeft niet perse ook de eiwit te veranderen. Soms word er door een puntmutatie(1 base anders) wel een nieuw eiwit ingebouwd. Dan kan het zijn dat het eiwit een geheel verkeerde functie krijgt en daardoor niet bruikbaar is. Een voorbeeld daarvan is sikkelanemie.
Blz. 119 blauwe stuk: Sikkelanemie
Er kan ook iets fout gaan. Bijvoorbeeld dat er 24 chromosomen zijn en 22 i.p.v. 23. Als zoiets in een zaadcel terecht komt dan blijkt deze cel meestal niet levensvatbaar. Dat leidt tot een miskraam.
Herstelmogelijkheden
Bacteriën kunnen ongewenst DNA verwijderen door een restrictie-enzym. Dit gebruiken wetenschappers om nieuw DNA te bouwen. Zo brengen ze insuline in bij gistcellen en dan gaan de genetisch gemodificeerde cellen vervolgens insuline produceren. Bij gentherapie wordt geprobeerd om een intact gen in te brengen in cellen met een afwijkend gen.
Evolutie
Een mutatie wordt doorgegeven aan nageslacht. Een mutatie hoeft niet perse onder invloed te gebeuren. Het kan ook een natuurlijk proces zijn(om te overleven)
Uniciteit
Ieder mens heeft een uniek DNA-patroon(op eeneiige tweelingen na). Zo kan de dader aan de hand van DNA worden aangewezen. Een organisme ontwikkeld zich onder invloed van erfelijke en uitwendige factoren.
Het genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.4: Prenatale Diagnostiek
Sommige afwijkingen kunnen al vóór de geboorte worden opgespoord.

Een kind kan geboren worden met een aangeboren afwijking. Zo’n aandoening is niet altijd direct zichtbaar. Medische zorg is niet alleen gericht op het genezen van ziektes maar ook op het voorkomen hiervan. Met prenatale diagnostiek wordt tijdens de zwangerschap nagegaan of er iets mis is met het ongeboren kind. Hiermee kan geen ziekte worden voorkomen.
Blz. 121 blauw stuk: Aangeboren en erfelijke aandoeningen.
Niet elke vrouw komt in aanmerking voor prenatale diagnostiek. Het Downsyndroom is de meest bekende chromosomale afwijking.
Hoe ouder de vrouw hoe meer kans op een Downsyndroom. In tabel 5.2 staan wie er in aanmerking komen voor prenatale diagnostiek(belangrijk!).

Afwijkend Chromosoompatroon
Een deel van een chromosoom kan afbreken en aan een andere vast gaan zitten. Twee paar chromosomen zien er dan anders uit. Meest ingrijpende verandering is het veranderen van het totale aantal chromosomen. Zulke chromosoommutaties lijden heel vaak tot sterfte van de embryo. Het genoom omvat alle chromosomen van een mens.
Blz. 123 blauw stuk: Het Downsyndroom.

Het genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.5: Prenataal onderzoek
In Nederland krijgen vrouwen steeds later hun eerste kind.

We bespreken over prenataal onderzoek de volgende technieken: Echoscopie, vlokkentest en vruchtwaterpunctie.
Met echoscopie kan worden vastgesteld: ernstige afwijkingen in hart en hersenen. En soms ook een open ruggetje. Ook storingen in de armpjes en beentjes.
Vlokkentest: Rond 11e week. Via de schede met speciale naald een paar vlokken van de placenta opgezogen. Met echoapparaat wordt de naald gevolgd en soms gebeurd het opzuigen via de buikwand.
Vruchtwaterpunctie: Door de buikwand 20ml van vruchtwater opzuigen. Hierin zitten cellen van embryo. Wordt gevolgd met echoapparaat. Bij 16/17 weken zwangerschap. Chromosomale afwijkingen en open ruggetje worden opgespoord.
In tabel 5.3 staan de kenmerken van beide onderzoeken(belangrijk!). Men voert vlokkentest ook uit omdat dit eerder in de zwangerschap is en dan nog gewoon geaborteerd kan worden. Bij curettage is het veel belastender, zowel lichamelijk als psychisch.
Blz. 125 blauw stuk: Kinderen krijgen in Nederland
Ongunstige uitslag van prenataal onderzoek kan leiden tot zwangerschapsafbreking. Voor de ouders breek een moeilijke tijd aan. Voor de prenatale diagnostiek bestond koos 1 op de 2 risicoparen niet om zwanger te worden. Nu kiezen 85% hiervan er toch voor.

Het genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.6: Voorspellend genetisch onderzoek
Menselijk DNA wordt steeds verder ontrafeld.

DNA is over 23 Chromosomen verdeeld en op die chromosomen liggen ongeveer 100000 genen en uitgerold is DNA 2 meter lang. Die genen nemen maar een paar procenten van DNA in beslag. De rest van het DNA heeft zover bekend geen verdere functie.
Rond 2005 hoopt men het hele menselijke genoom in kaart te hebben gebracht(Human Genome Project of de Human Genome Organisation, HUGO).
Van 7000 erfelijke afwijkingen is bekend dat de fout zit in 1 gen. Met de DNA-technologie word het straks mogelijk om het hele menselijke genoom in kaart te brengen. Voorspellend genetisch onderzoek zal dan mogelijk zijn.

Het Genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.7: Het HUGO-project
Het HUGO-project is mogelijk door de computer.

In 1985 wilde de DOE het menselijk genoom ontrafelen. In 1988 werd de HUGO opgericht. Het is een onderzoek in kleine groepen. De nadruk kwam op technologische ontwikkeling te liggen zodat de tegenstanders van het onderzoek ook tevreden waren. In 1990 ging het project van start en een aantal landen had zich al aangesloten. In Nederland zijn er drie instituten. Het menselijk genoom is verdeeld over chromosomen 1 t/m 22 en het X en het Y chromosoom. Iedere Chromosoom heeft een eigen commissie. In Nederland worden chromosomen 4, 18 en 3 gecoördineerd.Ook worden de genen van andere organismen doorgegeven. DNA van gist lijkt op het menselijk genoom. Als de basenvolgorde van gist bekend is wordt dit in de pc ingevoerd en dan vergeleken met het menselijk genoom dat iets ingewikkelder is. Men hoopte dat het in 2005 klaar zou zijn maar later al in 2000 hoopten ze. Er is ongeveer $3 miljard aan het HUGO-project besteed.
Er zijn veel sponsors. De computer kreeg hulp van zgn. ‘DNA-robots’.
Deze robots lezen de volgorde van de basenparen in zijn geheel af. Alle verbeteringen hebben er toe geleidt dat alles veel sneller gaat en dus uiteindelijk ook goedkoper zal zijn. Onderzoekers van het HUGO-project willen patent op het gen dat zij hebben ontrafeld(zodat ze er geld aan kunnen verdienen) en houden daarom info achter. Men vind dat dit niet kan omdat je zelf geen genen hebt uitgevonden. Wel kan octrooi worden aangevraagd. Een patent geld overigens maar voor 15 jaar.

Het Genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.8: Voor- en Nadelen van voorspellend genetisch onderzoek
Is alles wat mogelijk is, ook wenselijk?

We staan aan het begin van voorspellend genetisch onderzoek.
Het recht van het weten - het recht van het niet weten
Als iemand in jou familie een erfelijke aandoening krijgt dan kan je een test doen om te kijken of jij het ook krijgt. Maar wat nou als de uitslag ongunstig is. Dan weet je nog niet waar je aan toe bent. En je partner ook kiezen. Hoe vrij ben je eigenlijk als het om niet-weten gaat.
Blauwe stuk op blz. 129: De praktijk
Dragerschap
Je kan ook alleen drager zijn van een erfelijke afwijking. Je wordt dan niet ziek maar je kan de ziekte wel overdragen op je kinderen. Sommige ziektes komen alleen bij mannen voor maar vrouwen kunnen dan wel drager zijn en het dus aan hun zoon overgeven.(figuur 5.16)
Blauwe stuk op blz. 130: Bloederziekte(belangrijk!)
Gentherapie
Met gentherapie lijkt het mogelijk afwijkingen te genezen. Het wordt nu nog alleen als laatste redmiddel toegepast omdat de gevolgen niet bekend zijn. Maar, is het wel goed om aan je genen te sleutelen(ethische, religie).
Discriminatie
Een ander gevolg kan maatschappelijke discriminatie zijn. Dat bestaat zelfs nu al. Bijvoorbeeld bij verzekeringen. Mag er genetische screening plaatsvinden? Hoe zit het met werk en promotie? Mag er naar erfelijke afwijkingen worden gevraagd? Zo kan iemand geselecteerd worden. We kunnen ook eugenetica gaan toepassen dan. Is dat wenselijk en noodzakelijk?

Het Genenpaspoort - DNA als persoonskenmerk
Paragraaf 5.9: Het kostenaspect
Gentherapie kost veel geld.

Gentherapie is kostbaar. De industrie richt zich hier alleen op als ze er geld mee terug kunnen verdienen. Het is nu gericht op zeldzame aandoeningen. Dat is niet aantrekkelijk. Moet het gemeenschapsgeld hiervoor worden opgeofferd? Gentherapie zou ook nog voor andere ziekten(bijvoorbeeld kanker) gebruikt kunnen worden.