FacebookTwitterEmailPrint
Wat is de DNA-code?
De DNA-code is eigenlijk de “taal van het leven”. Het bevat de instructies om een levend wezen te maken. De DNA-code bestaat uit een eenvoudig alfabet van slechts vier “letters” en 64 “woorden” van drie letters, codons genaamd. Het is misschien moeilijk te geloven dat het grootste deel van de wonderbaarlijke diversiteit van het leven gebaseerd is op een “taal” die eenvoudiger is dan het Engels, maar het is waar.
Deze code bestaat niet letterlijk uit letters en woorden. In plaats daarvan staan de vier letters voor vier afzonderlijke moleculen, nucleotiden genaamd: thymine (T), adenine (A), cytosine (C), en guanine (G). De volgorde van deze basen creëert een unieke genetische code.
De codon-“woorden” in de genetische code zijn elk drie nucleotiden lang – en er zijn er 64 van. Als je het uitrekent, zijn dit evenveel drie-lettercombinaties als je kunt krijgen met slechts vier letters. ATG en CCC zijn een paar voorbeelden van codons.
Net zoals er in menselijke talen zoals het Engels meer is dan letters en woorden, zoals interpunctie, komma’s, enzovoort, geldt hetzelfde voor de genetische code. Bijvoorbeeld, in plaats van het hoofdlettergebruik bij het begin van een zin, geeft de genetische code bijna altijd het begin van nieuwe instructies aan met ATG, een van die drieletterige codons.
En in plaats van punten eindigen genen met een van drie verschillende codons: TAG, TAA, of TGA. Er zijn andere delen van het DNA die geen codons zijn die kunnen fungeren als een soort interpunctie of signalen die bijvoorbeeld aangeven wanneer, waar en hoe sterk een gen moet worden afgelezen.
Hoe codeert DNA informatie?
Eén van de belangrijkste manieren waarop DNA informatie in cellen codeert, is via genen. Mensen hebben ongeveer 20.000 genen. Elk gen heeft de instructies voor het maken van een specifiek eiwit, en elk eiwit doet een specifieke taak in de cel.
Bijv. het lactase-gen heeft de instructies voor het maken van het lactase-eiwit. Het lactase-eiwit breekt de suiker lactose af die in melk zit. Mensen met een uitgeschakeld lactase-gen zijn lactose-intolerant.
De instructies voor het maken van deze eiwitten zijn gecodeerd in de drie-nucleotide codons die eerder werden besproken. Maar net als een set instructies die moet worden gelezen om iets te bouwen, moeten de instructies die zijn gecodeerd in het DNA ook worden gelezen.
Bij voorbeeld, het DNA met de code voor het maken van het lactase-eiwit zal niet in staat zijn om de suiker lactose af te breken. In plaats daarvan moet een cel, om lactose te verteren, eerst het gen lezen en dan het eiwit lactase maken.
De eerste stap bij het lezen van een gen is het overbrengen van de informatie van DNA naar boodschapper-RNA (mRNA) met behulp van een eiwit dat RNA-polymerase wordt genoemd (bij mensen is het polymerase dat genen zoals lactase leest RNA-polymerase II). Dit proces wordt transcriptie genoemd.
Het mRNA gaat dan naar een machine in de cel die eiwitten maakt, een ribosoom. Daar wordt het mRNA vertaald in het specifieke eiwit waarvoor het de instructies bevat. Het lactase mRNA wordt in het ribosoom vertaald in het eiwit lactase.
Wat betekenen codons?
Een codon is een opeenvolging van drie nucleotiden op een streng DNA of RNA. Elk codon is als een drieletterwoord, en al deze codons samen vormen de DNA- (of RNA-)instructies. Omdat er maar vier nucleotiden in DNA en RNA zitten, zijn er maar 64 mogelijke codons.
Van de 64 codons zijn er 61 die coderen voor aminozuren, de bouwstenen voor eiwitten. Eiwitten worden gemaakt door een reeks aminozuren aan elkaar te hechten. Elk eiwit is anders door de volgorde en het aantal aminozuren dat het bevat. De DNA-code is dus eigenlijk niets anders dan de instructies om het juiste aantal en type aminozuren in de juiste volgorde aan elkaar te rijgen.
De drie codons die niet voor aminozuren coderen, worden stopcodons genoemd. Zie ze als punten aan het eind van een zin. Ze dienen als het stopsignaal dat het ribosoom vertelt dat het aan het einde van de eiwitinstructies is gekomen en moet stoppen met het toevoegen van aminozuren. In RNA wordt de nucleotide base thymine (T) vervangen door de nucleotide base uracil (U). De drie stopcodons in mRNA zijn UAG, UAA, en UGA.
Terwijl 61 codons coderen voor aminozuren, heeft de mens slechts 20 aminozuren, dus zijn er meer codons dan nodig. Dit staat bekend als redundantie. Een aminozuur kan meer dan één codon hebben dat ervoor codeert. Bijvoorbeeld, zowel UUU en UUC codeert voor het aminozuur fenylalanine (Phe).
Redundantie helpt de impact van veranderingen in het DNA te verminderen. Om een eiwit optimaal te laten werken, moet het het juiste aminozuur op de juiste plaats hebben. Elke verandering in een gen die een aminozuur in een ander aminozuur verandert, kan ertoe leiden dat een eiwit niet meer werkt.
Waar dit voor het lactase-gen misschien niet zo erg is (je moet gewoon Lactaid nemen als je melk drinkt), kunnen de gevolgen voor andere genen ernstiger zijn. Sikkelcelanemie is een geval waar een enkele aminozuurverandering in het beta-globine gen tot de ziekte leidt.
Redundantie maakt het minder waarschijnlijk dat mutaties tot aminozuurveranderingen en dus tot mogelijke ziekte leiden, omdat sommige veranderingen in het DNA, de zogenaamde stille mutaties, tot hetzelfde aminozuur zullen leiden. Als een C de laatste U in UCU vervangt om UCC te vormen, bijvoorbeeld, zal het codon nog steeds hetzelfde aminozuur maken: serine (Ser). Het hebben van meer dan één codon per aminozuur kan het maken van een niet-functioneel eiwit voorkomen.
Hoeveel mogelijke codons zijn er?
De meeste organismen, zoals de mens, hebben vergelijkbare genetische codes met 64 codons die op dezelfde manier werken. Ze worden zelfs aangeduid met de naam “Universele Genetische Code”. Een voorbeeld zou zijn ACG coderend voor het aminozuur threonine (Thr) in mensen, katten, en planten.
Echter, uit recent onderzoek blijkt dat sommige bacteriën codons hebben die anders coderen. Bijvoorbeeld, het stopcodon UGA kan coderen voor het aminozuur glycine (Gly) in sommige bacteriën. Evenzo kan het stopcodon UGA in sommige organismen in mitochondria coderen voor tryptofaan.
Wat is de code van het DNA?
Nauwelijks ongeveer twee procent van het DNA in uw cellen codeert daadwerkelijk voor eiwitten. De rest wordt soms zelfs junk-DNA genoemd, maar wetenschappers zijn misschien wat voorbarig geweest om het zo te noemen. Dit niet-coderende DNA heeft veel verschillende functies in de cel, zoals het reguleren van genen. Niet-coderend DNA kan helpen genen aan en uit te zetten, eiwitten een plaats te geven om zich te binden, zodat ze hun werk kunnen doen, enzovoort. Het bestuderen van niet-coderend DNA is op dit moment een actief onderzoeksgebied.