DNA (Desoxyribonucleïnezuur)

DNA (afkorting van Eng. deoxyribonucleic acid, in het Nederlands desoxyribonucleïnezuur geheten), is een molecuul dat het bouwplan of receptenboek is van alles wat leeft. Het wordt bewaard in de kern van iedere cel in ons lichaam. Het DNA van een mens telt drie miljard 'letters' (nucleotiden).

DNA is de stof die de drager is van alle erfelijke eigenschappen van planten, dieren en mensen. Het is Gods in stof gecodeerde wilsbeschikking voor de verschillende lichamen van de organismen.

1Co 15:37 en wat u zaait, niet het lichaam dat zal worden zaait u, maar slechts een korrel, hetzij van tarwe of van een van de andere granen. 1Co 15:38 Maar God geeft er een lichaam aan zoals Hij heeft gewild, en aan elk van de zaden een eigen lichaam. 1Co 15:39 Alle vlees is niet hetzelfde vlees, maar een ander is dat van mensen, en een ander is het vlees van dieren, en een ander is het vlees van vogels, en een ander dat van vissen. (TELOS)

Het DNA van de mens is ongeveer even groot als een honderdste van de doorsnee van een haar. Het heeft de opslagcapaciteit van liefst 1,5 Gigabyte.

Voorkomen. Behalve de rode bloedcellen en de geslachtscellen (zaadcellen, eicellen) bevatten alle cellen van ons lichaam DNA in hun kern.

Samenstelling. Eén enkele keten van DNA bestaat uit twee 'draden' (strengen) die om elkaar heen gedraaid zijn, een dubbele spiraal. Elke draad heeft vier soorten chemische bouwsteentjes. Ze heten nucleotiden en worden aangeduid met de letters A, T, C, of G. Het menselijk DNA bevat liefst drie miljard van deze nucleotiden.

Code. Al het DNA van een mens samen vormt een code, het bouwplan, geschreven met deze letters A, T, C en G. Het DNA is de blauwdruk van ons lichaam. Het is een soort code die in iedere cel in ons lichaam is. De code vertelt hoe die cel gemaakt moet worden. De nucleotiden functioneren als de letters van het alfabet of als de nullen en enen van computercode. Deze zienswijze is naar voren gebracht door Francis Crick en heet de Sequentiehypothese: niet de structuur of vorm, maar de opeenvolging ('sequentie') van nucleotiden bepaalt hun betekenis, gelijk de letters van het alfabet in geschreven tekst. Een bepaalde opeenvolging vormt een instructie voor de bouw van een eiwit. Volgens de befaamde moleculair bioloog Leroy Hood bevat het DNA digitale code. Bill Gates, de oprichter van softwaregigant Microsoft, heeft opgemerkt: "DNA is als een computerprogramma, maar veel, veel geavanceerder dan enig dat wij ooit gecreëerd hebben".

Sommige eiwitten verwerken informatie, sommige bouwen onderdelen, kleine machientjes, sommige versnellen reacties en worden enzymen genoemd. Deze soorten eiwitten kunnen alleen worden gebouwd als de benodigde instructieset, bestaande uit een reeks nucleotiden, in het DNA juist is.

4% van het menselijk DNA bestaat uit echte genen die de code voor een functie bevatten. Van de overige 96% weten wij niet veel. Dit werd tot voor kort, onder invloed van de evolutietheorie, aangemerkt als 'junk-DNA' (Engelse uitdrukking, Nederlands: 'rommel-DNA').

DNA en chromosoom. Een chromosoom is een stuk DNA van een miljoen letters.

Genoom. Het DNA kun je beeldsprakig noemen 'het kookboek' or 'bouwplan' voor de vorming van een mens noemen. In het 'kookboek' staan de recepten voor eiwitten. Deze recepten worden 'genen' genoemd; een enkel 'recept' heet een 'gen'. Al de genen van iemand samen heten zijn of haar genoom. Elke cel heeft een genoom. In het genoom zitten ongeveer 50 - 60 duizend genen. Daarvan zijn 20.000 eiwitgenen en de overige RNA-genen. Een eiwitgen 'codeert' voor een of meer eiwitten. Een eiwitgen bepaalt een erfelijke eigenschap, bijvoorbeeld iemands oogkleur. De RNA-genen zijn niet-eiwitgenen, ze reguleren de andere genen. De 'expressie' van een eiwitgen is de uiting van het gen in een eigenschap. De eiwit- en RNA-genen maken 25% van het genoom uit. Ongeveer de helft van ons genoom bevat bovendien 'transposable and transposed elements' (TE's), inclusief ERV's en LINE's. LINE's functioneren onder andere als schakelaars die het aan- en uitzetten van genen regelen. ERV's en LINE's beide bevatten genen voor de enzymen reverse transcriptase (RT) en integrase (INT). Het RT-enzym zet RNA om in cDNA, terwijl het INT-enzym het cDNA in het genoom kan plaatsen. Ze doen dat bij voorkeur met virus-achtige RNA-moleculen.

De genen die een cel niet nodig heeft, blijven uitgeschakeld. Een spiercel bijvoorbeeld hoeft geen gal aan te maken. Daarom blijven de genen voor de aanmaak van gal uitgeschakeld. Een spiercel moet samentrekken, een hersencel niet. Daarom blijven de genen voor samentrekking in een hersencel uitgeschakeld.

DNA en RNA. Wanneer er een eiwit nodig is, wordt de benodigde genetische code in het DNA omgezet in een tussencode. Deze tussencode heeft de vorm van een enkele streng en wordt RNA genoemd. Het RNA verlaat de celkern naar het cytoplasma van de cel. Het RNA wordt door de ribosomen, de eiwitfabriekjes van de cel, vertaald in een eiwit. Het geproduceerde eiwit is een werktuig dat in de cel zelf wordt gebruikt of door de cel wordt uitgescheiden. Kortom: DNA → RNA (product) → eiwit (product).

DNA en de voortbrenging van cellen. Als ons lichaam groeit, krijgt het steeds meer cellen. Het lichaam van een vrouw maakt eicellen, het lichaam van een man maakt zaadcellen. Het DNA is in staat om zichzelf te vermenigvuldigen door zichzelf te kopiëren. Bij de bevruchting van een eicel komen het bouwplan van vaders lichaam (geschreven door drie miljard 'letters') en het bouwplan van moeders lichaam (eveneens geschreven door drie miljard letters) samen.

DNA-foutjes en ziekte. Tijdens dat kopiëren wordt af en toe een foutje gemaakt. Door sommige fouten kan het DNA beschadigen. Sommige kopieerfouten hebben geen merkbare gevolgen, terwijl sommige andere fouten een ziekte of gebrek verwekken. Een foutje kan bijvoorbeeld tot gevolg hebben dat iemand geen bitter kan proeven. Zo iemand is dan niet ziek, maar heeft wel een gebrek.

Inmiddels is de mens in staat de code van drie miljard letters, het bouwplan af te lezen. Zo kunnen ook foutjes in het bouwplan van een mens worden gevonden. Er zijn al meer dan vijfduizend ziektes ontdekt waarvan de oorzaak een foutje in het DNA is.

DNA-onderzoek kan zekerheid geven over de ziekte die iemand heeft. Het kan ook aan het licht brengen of en zo ja, welke andere leden van een familie drager van de ziekte zijn, en of zij de ziekte kunnen overdragen op hun kinderen.

Niet iedereen reageert hetzelfde op bepaalde medicijnen. In ons DNA is af te lezen hoe ons lichaam met medicijnen omgaat. Met die kennis kan een 'medicijnpaspoort' worden opgesteld. Dan kunnen zieken veel beter de juiste medicijnen en dosering krijgen.

Onderzoek van DNA dat aangetroffen is ter plaatse waar een misdrijf gepleegd is, kan leiden tot aanhouding van de misdadiger, wiens DNA of dat van verwanten in een DNA-databank is genoteerd.

Identiek DNA redt stelende tweeling Een tweeling uit Berlijn is door zijn identieke uiterlijk de dans ontsprongen na een winkeldiefstal. De 27-jarige broers zaten beiden vast voor een inbraak eind januari in het bekende Berlijnse warenhuis KaDeWe. DNA-materiaal heeft onomstotelijk bewezen dat zeker een van de broers in het warenhuis is geweest, maar de politie weet niet welke. Het DNA van de eeneiige tweeling is identiek. Justitie heeft daardoor tegen geen van de verdachten wettelijk bewijs, en heeft ze allebei moeten laten gaan. Bron: Radio Nederland Wereldomroep, 18 maart 2009

CRISPR (= Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) is een middel waarmee bacteriën zich verdedigen tegen virussen. CRISPR zijn korte segmenten van herhaalde codes in het DNA, die de bacterie gebruikt om een nieuwe virusaanval te herkennen en af te slaan.

DNA-bewerking. De mens, die het DNA in kaart heeft gebracht, kan het bewerken. Er is een techniek ontwikkeld, genaamd CRISPR-Cas of CRISPR-Cas9, waarbij eiwitten kunnen worden geprogrammeerd om heel nauwkeurig in DNA te knippen. Het is een techniek van genetisch knip-en-plak-werk. Hiermee kunnen snel, precies en goedkoop veranderingen in het DNA van om het even welk organisme worden aangebracht. Om bijvoorbeeld foutjes in menselijk DNA te repareren. Cas is een afkorting van CRISPR associated system. CRISPR-Cas9 is CRISPR samen met het enzym Cas9. CRISPR is als het ware een enorme DNA-bibliotheek en Cas9 is de schaar die het DNA van een virus herkent en dat kapotknipt. DNA knippen en wijzigen zonder schaar is moeilijk.

RNA wordt binnen deze gentechnologie gebruikt om wijzigingen in het DNA aan te brengen. De voornaamste component die daarbij nodig is, is het cas9-eiwit, dat DNA doormidden kan knippen.

Met de techniek worden proeven gedaan, maar de techniek wordt (anno 2020) nog niet op mensen toegepast. Ze kan gebruikt worden om foutjes in het DNA te repareren of om (in een of meer opzichten) betere mensen te maken ("designer baby's").

Synthetisch DNA. Dit is kunstmatig gemaakt DNA. Er wordt gewerkt aan de ontwikkeling van synthetische cellen. Als de mens zelf cellen wil maken, moet hij ook DNA maken. In de Verenigde Staten is al eens een heel chromosoom gemaakt, dat toen getransplanteerd werd in een bestaande (natuurlijke) cel. Het zelf samenstellen van DNA en het maken van cellen leidt tot beter inzicht in de werking van cellen en hoe ze ooit ontstaan zijn. Bovendien kan men dan zelf, zo wordt gedacht, nuttige micro-organismen maken.

In 2002 werd al gefantaseerd: "... over enkele decennia bevatten computers misschien helemaal geen conventionele elektronica meer, maar bijvoorbeeld enzymen. De computer wordt dan gevoed met DNA."

Zie ook

Genetische manipulatie

Meer informatie

Art. Desoxyribonucleïnezuur op Wikipedia

AllesOverDNA.nl. Kennisbank.

Genetica 1:DNA, transciptie en translatie. Youtube.com: JufDanielle, 19 aug. 2016. Duur: 4 min. 38 sec.

Moleculaire genetica - CRISPR. Youtube.com: NGbiologie, 30 mei 2018. Video door Pascal van de Nieuwegiessen, docent Biologie, over de techniek van CRISPR.

Bronnen

DNA: Hoe lange onzichtbare 'kettingen' bepalen hoe wij eruitzien. Nu.nl, 28 dec. 2020

CRISPR, nl.wikipedia.org