H2 Biologie

Eiwitproductie start in cellen bij het DNA in de celkern. Elke cel heeft een systeem om de gen informatie te kopiëren. Het begint met het openen van het DNA-molecuul op plaats van het gen. Tegen een van beide losse DNA-strengen aan vormt de cel een nieuwe ketting van stikstofbasen: een RNA-molecuul. DNA en RNA verschillen in 3 eigenschappen:

•  RNA-moleculen bestaan uit 1 streng.
• RNA bevat de stikstofbase uracil in plaats van T.
• RNA bevat de suiker ribose in plaats van deoxyribose.

Het gevormde RNA-molecuul koppelt los van de DNA-streng, de touwladder sluit zich weer. Het RNA verlaat de kern en brengt de informatie voor het maken van een eiwit naar een ribosoom in het grondplasma.

Voor het maken van een eiwit leest een ribosoom groepjes van 3 opeenvolgende stikstofbasen van het RNA. Die 3 basen vormen een codon = de informatie voor een aminozuur. Het aflezen begint bij het startcodon = dit codeert voor het aminozuur methionine, dan volgen vaak honderden stikstofbasen die bepalen uit welke aminozuren een eiwit bestaat. Het ribosoom koppelt al die aminozuren aan elkaar tot een lange ketting. Het aflezen van het RNA eindigt bij UAA, UAG of UGA. Die coderen voor geen enkel aminozuur het zijn de stopcodons.

DNA-moleculen zijn niet stabiel. Dagelijks treden er veranderingen op. Dit heet een mutatie. Bv een basenpaar A-T verandert in C-G dat heet een puntmutatie. In het eiwit kan daardoor een ander aminozuur terechtkomen. Dit kan de werking van het eiwit beïnvloeden. Mensen met het syndroom van Down hebben per cel een heel DNA-molecuul extra, dit is een genoommutatie: het aantal DNA-moleculen per cel is gewijzigd.

Celen delen om slijtage op te vangen en groei mogelijk te maken. Ter voorbereiding op zo’n deling verdubbelt het DNA, dat is een van de fasen van de celcyclus. Een celcyclus= een vast patroon in het leven van cellen en kent 4 fasen:

• G1 fase = de cel groeit en maakt eiwitten ter voorbereiding van de s-fase
•  S-fase = elk DNA-molecuul verdubbelt. Hierdoor kunnen biede dochtercellen de complete erfelijke informatie krijgen.
• G2- fase = de cel groeit, maakt organellen en eiwitten om de mitose goed te laten verlopen.

• M-fase = de cel verdeelt het DA in 2 identieke cellen. Elk deel is de basis voor de celkern van een dochtercel.

De G1, S en G2 fase samen heet interfase.

Het kopiëren van het DNA als voorbereiding op de celdeling, gebeurt tijdens de S-fase. Eerst verbreken de bindingen tussen A-, T- en C-, G- van het DNA-molecuul. Dan koppelen losse A, C, G en T’s uit de celkern aan de vrije T, G, C en A’s van de oude strengen. Elke stikstofbase neemt een suikermolecuul en een fosfaatgroep

mee, die de zijkant van de touwladder vormen. Zo groeit de zijkant mee met de treden. Het resultaat is 2 complete, identiek DNA-moleculen. Deze DNA-verdubbeling heet replicatie. Hierna kan de cel delen. Beide dochtercellen krijgen daarbij een van de 2 identieke DNA-moleculen: zij krijgen beide exact dezelfde informatie.

Elk lichaamscel heeft precies hetzelfde DNA, maar het gebruik van DNA verschilt. Niet elke cel maakt dezelfde eiwitten. Elk type cel is gespecialiseerd en maakt eigen eiwitten. Die specialisatie houdt in dat een cel alleen bepaalde genen activeert, terwijl andere ongebruikt blijven. Na een celcyclus gaat een van beide dochtercellen specialiseren, de andere cel gaat in rust (g0-fase). Hoelang de rustfase duurt voordat de cel zich voorbereidt op een volgende deling (g1-fase), hangt af van een aantal factoren, onder andere het celtype.

3.3

De groei van een baby tot volwassenen komt tot stand door celdeling: van een cel bij de bevruchting tot vele miljarden cellen wanneer je uitgegroeid bent. Zelfs na de groei vinden talloze celdelingen plaats. Niet elke cel gaat altijd mee, wanneer je elke keer je kleren uitrekt komen huidcellen van je huid. Celdeling is ook nodig voor herstel. Zo vervang je dagelijks 1 % van al je rode bloedcellen, dat vraagt al om miljoenen celdelingen per dag.

Vrijwel elke menselijke celkern bevat 46 DNA-moleculen, met lengte van 2 meter. Het gevaar bestaat dat de DNA-moleculen beschadigd raken, om dit te voorkomen zijn ze rond eiwitten gewonden. In de S-fase voor een celdeling verdubbelt het DNA. Dan rollen de DNA-moleculen strak op: ze spiraliseren (m-fase). Zo ontstaan 46 zichtbare chromosomen, elk chromosoom bestaat uit 2 identieke DNA-moleculen. Die 2 helften van het chromosoom zijn de 2 chromatiden. Beide DNA-kopieën zijn met elkaar verbonden in een bindingsplaats, het centromeer.

De verdeling van het verdubbelde DNA over beide dochtercellen is met een microscoop goed te zien. De m-fase van de celcyclus kent 4 stappen:

1. Profase = rond de kern ontstaat een spoelfiguur = een netwerk van eiwitdraden. Deze verbinden beide polen van een cel met het centromeer van elk chromosoom.

1. Metafase = de opgerolde chromosomen komen in het midden van de cel te liggen.

1. Anafase= de eiwitdraden verkorten. Zij trekken van 2 kanten aan het centromeer van het chromosoom, waardoor hij splitst. Een cromatide met daarin een van beide DNA-ketens gaat naar de ene kant van de cel (noordpool) en de andere met daarin een identieke DNA-keten gaat naar de ander kant (zuidpool).

1. Telofase = in elke pool verliezen de 46 chromosomen hun opgerolde structuur: zij veranderen in 46 lange DNA-ketens.

De verdeling van de chromatiden over 2 dochtercellen heet mitose (m-fase). Aan het eind van de mitose verdeelt de cel in 2 identieke dochtercellen: de celdeling is een feit.

In lab maken ze voedingsoplossing voor de witte bloedcellen. Ze voegt daar eiwitten aan toe die de celdeling stimuleren. Het zijn eiwitten die het lichaam ook zelf maakt door de werking van speciale genen in het DNA, regelgenen = genen met informatie voor eiwitten die processen van cellen afremmen of stimuleren, de celdeling. In bijna elke fase van de celcyclus vindt een controle plaats. Een gecontroleerde zelfdood (controle -> fout -> sterft cel) voorkomt schade aan het organisme. Zijn er geen foute start mitose.

In lab maken ze voedingsoplossing voor de witte bloedcellen. Ze voegt daar eiwitten aan toe die de celdeling stimuleren. Het zijn eiwitten die het lichaam ook zelf maakt door de werking van speciale genen in het DNA, regelgenen = genen met informatie voor eiwitten die processen van cellen afremmen of stimuleren, de celdeling. In bijna elke fase van de celcyclus vindt een controle plaats. Een gecontroleerde zelfdood (controle -> fout -> sterft cel) voorkomt schade aan het organisme. Zijn er geen foute start mitose.

Soms gaat er iets mis: cellen gaan ongecontroleerd delen. Er ontstaat dan een tumor = een gezwel van cellen. - Goedaardig tumor = wanneer het gezwel langzaam groeit en is ingesloten met bindweefsel (wrat). - Kwaadaardige tumor = woekerende cellen de omliggende weefsel binnen en beschadigen organen (kanker). Kankercellen kunnen via het bloed in andere organen terecht komen. Daar kunnen de kankercellen uitgroeien tot nieuwe tumor dit = uitzaaiingen. Roken, alcohol of zonnen de kans op tumor kan hierdoor verhogen. Ze doen natuurlijk veel onderzoek naar deze kankercellen, dit kost veel tijd en geld. Operaties, bestraling, chemotherapie en hormoontherapie zijn manieren om kanker te bestrijden. De stoffen die ze met chemo gebruiken kunnen beïnvloeden op de mitose van de kankercellen. Helaas tasten die stoffen ook cellen aan die gecontroleerd delen, daarmee grote bijwerkingen zoals bloedarmoede.

Transplantatie: gebruiken artsen donororganen of -weefsels om een slecht werkend orgaan of weefsels te vervangen

• Gevaar op afstoting (kans er groot): witten bloedcellen van patiënt reageren sterk op de vreemde lichaamscellen en breken het donorgaan af, medicijnen afstoting voorkomen maar medicijnen zijn vaak een extra belasting voor de ontvanger door verzwakt afweersysteem is die extra kwetsbaar
• Gevaar afstoting kleiner door nieuwe techniek bijv: donorluchtpijp bedenkt met cellen van de patiënt zelf Maar, beter een kunstmatig orgaan: bevat helemaal geen lichaamsvreemde cellen
• Maar ook de lange wachtlijsten voor donororganen zoals niertransplantatie maar ook hoornvlies/botweefsel

De meeste organen zijn moeilijk te maken, bestaan uit verschillende samenwerkende weefsel, een luchtpijp bestaat groot deel uit kraakbeen (maar een type weefsel) Daarom is het gemakkelijker te maken dan organen als hart en nier.

•  Proberen meer te experimenteren voordat ze ook compleet orgaan uit cellen kunnen kweken veel onderzoek wordt gedaan met stamcellen: niet gespecialiseerde cellen met vermogen te blijven delen.
• Bevinden zich op plaats waar de Weefsel snel slijten zoals in de huid en in darmen ook in rode beenmerg van botten zijn stamcellen aanwezig, dat zijn cellen die bloed maken de meeste stamcellen maken maar 1 type cel allen de 1ste cellen van een embryo kunnen alle ander celtypen vormen,

Middeleeuwen waren medische analisten piskijkers- en proevers: Tegenwoordig krijgen veel suikerpatiënten insuline, gemaakt door genetische veranderde bacteriën in biotechnologie maken mensen gebruik van organismen voor productie van stoffen

• Onderzoekers hebben een gen voor menselijke insuline ingebracht bij een plasmide: kleine ringvormig stukje DNA in bacteriën, bacteriën nemen zo’n stukje gemakkelijk op ontstaat genetische gemodificeerde bacteriën, organismen met door mensen gemaakte veranderingen in hun DNA 

• Geneesmiddelenfabrikanten produceren nu met deze gemodificeerde bacteriën en enorme hoeveelheden menselijke insuline

Suikerpatiënten kunnen ook andere manier hulp krijgen: via een eigen weefsel, artsen halen stamcellen uit de alvleesklier en brengen er het gen in voor de productie van insuline, medische analisten kweken deze stamcellen op tot insuline producerende cellen en brengt ze via een injectie bij de patiënt in, direct geven de cellen insuline af, omdat het om een lichaamseigen materialen gaat is er geen risico op afstoting van het weefsel, het maken van Wezel heet weefseltechnologie