Erfelijkheid en moleculen

Opbouw van het DNA

Het DNA is opgebouwd uit zeer lange slierten van suikermoleculen (desoxyribose) verbonden door fosforzuur. Aan het suikermolecuul zit een organische base. Er komen vier van zulke organische basen voor: adenine, guanine, cytosine en thymine. Ze worden aangeduid met hun beginletter, dus A, G, C en T. Elke eenheid van suiker met fosforzuur en base wordt een nucleotide genoemd. Een DNA-molecuul bestaat uit duizenden (tot wel 100.000) van zulke nucleotiden. In 1954 stelden de Amerikanen Watson en Crick een model op van het DNA-molecuul dat door latere onderzoekingen is bevestigd. Het DNA bestaat uit twee in elkaar gedraaide spiralen die onderling verbonden worden door de basen. Daarbij zijn steeds A met T en G met C verbonden. De volgorde van de basen in de ene spiraal bepaalt dus ook de volgorde in de andere spiraal. Dit model staat bekend als het Watson-Crick-model of ook wel de dubbele helix.

DNA en celdeling

De genen bevinden zich slechts op één van de twee strengen DNA. De andere streng is bedoeld als mal voor het vormen van een kopie van de genendragende streng. Voor de celdeling beginnen de twee in elkaar gerolde strengen DNA aan één eind wat te wijken en de tegenover elkaar liggende basen raken los van elkaar. Losse basen hechten zich aan de vrijkomende basen van beide strengen, waarbij A zich weer verbindt met T en andersom, en evenzo G en C. De nieuwe nucleotiden krijgen zodoende dezelfde volgorde als in de losgeraakte streng. Onder invloed van enzymen worden ze aaneengekit tot een nieuwe streng, een exact kopie van de losgeraakte streng. Met andere woorden, elke enkelvoudige streng is weer een complete dubbele helix geworden en genen, aanwezig op het oude molecuul, zijn nu aanwezig in twee nieuwe moleculen.

Een drielettercode voor het leven

De volgorde van A, G, C en T, in het DNA bepaalt al het leven op aarde. In een computer stuurt een commando bestaande uit een bepaalde volgorde van nullen en enen een heel proces aan. Evenzo controleren de genen in de vorm van een bepaalde volgorde van A, G, C en T, allerlei lichaamsprocessen. De codering wordt gebruikt bij het produceren van eiwitten (proteïnen). Deze vervullen talloze levensfuncties. Ze bestaan uit een combinatie van 20 verschillende bouwstenen, aminozuren geheten, en kunnen 100 tot 10.000 aminozuren bevatten. Een aminozuur wordt gecodeerd door drie opeenvolgende basen van het DNA (een triplet). Van de 64 mogelijke combinaties van drie basen (AAA, AAG, AAC, enz.) blijken er in werkelijkheid slechts 20 combinaties worden gebruikt. Vandaar de 20 aminozuren. Deze worden gebruikt voor wel 10.000 verschillende typen eiwitten in elke lichaamscel.

Fylogenie en genen

Sinds we de volgorde van A, G, C en T in het DNA kunnen analyseren, hoeven we ons in het verwantschapsonderzoek niet te beperken tot uiterlijke kenmerken, maar kunnen we ook de moleculaire samenstelling van de genen erin betrekken. We doen dit door van een stukje DNA, met enkele honderden tot duizenden basen, de volgorde van A, G, C en T te bepalen. Dit herhalen we voor een aantal soorten, die we vervolgens met elkaar vergelijken. Vinden we dan bijvoorbeeld voor een bepaald gen in de ene soort als volgorde ACCACGTTGGCAA... en in een andere soort ACGACGTTGCCAA..., dan verschillen deze soorten op de 3e en 10e positie. Zo kunnen we, afhankelijk van de bestudeerde genen, talloze overeenkomsten en verschillen tussen soorten vinden, die een indicatie geven van verwantschap.