4. Nucleïnezuren (kernzuren)


4.1 De basen, bouwstenen, van de nucleïnezuren

Er zijn 4 + 1 basen, basisstoffen, bouwstenen voor de nucleïnezuren, die het Desoxi ribo nucleïnezuur (DNA) en het Oxiribonucleïnezuur (RNA) construeren, samenstellen.

De dubbele helix van DNA, schematisch en in model:
In zo'n (super)makromolekuul van DNA gaan twee zeer lange helixen samen (zie figuur). Altijd is er die aantrekking tussen G en C of A en T.
DNA"


Opdracht 28
Binnen de dubbele helix nemen de molekulen A, G, T, C e U deel aan de bindingen tussen de twee stringen van die dubbele helix. (zie figuur).
Elke brug moet eenzelfde afstand overbruggen.
Leg uit waarom A en G altijd combineren met T, C en U


4.2 De genetische informatiestroom

 We gaan hier niet het hele biologische proces behandelen, maar wel, in het kort, enkele scheikundige karakteristieken bij de vorming van de eiwitten in levende wezens.
Een samenvatting:
De informatiestroom gaat van DNA naar RNA (transcriptie). Het RNA, op zijn beurt, vertaald haar codes voor de juiste eiwit (translatie)

DNA (transcriptie) RNA (translatie / vertaling) proteïnen


De basevolgorde van een gen (een deel van DNA of RNA) loopt parallel aan de aminozuurvolgorde van het produkt dat dat gen gaat maken (een polypeptide / eiwit). De gencode ligt helemaal vast in de volgorde van de basen (A, C, T en U) en wel op zodanige manier dat elke drie opeenvolgende basen één aminozuur bepalen. Dus (even vereenvoudigd): als een gen 600 basen heeft dan kan daaruit een eiwit van 200 aminozuren worden geproduceerd. Of eigenlijk moeten we hier niet het woord 'produceren' gebuiken, maar 'bepalen'. Je zult begrijpen dat het van groot belang is om bij de juiste base te starten. Zo zijn er voor starten voor stoppen ook tripletcodes.
Nu zijn er dus vier bases in het erfelijk materiaal, de genen, en daarmee kun je 43 verschillende aminozuren bepalen / definiëren. Maar je weet dat in levende wezens ongeveer 20 verschillende aminozuren worden gebruikt, geen 64. Drie worden er gereserveerd voor het stoppen en starten van de produktie, maar dan nog zijn er 61 over; nog steeds veel meer dan nodig. In de praktijk kunnen meerder codes eenzelfde aminozuur bepalen en zulke codes (codons) worden ook wel synomieme codes genoemd.

Je weet dat het eiwitmolekuul (dus ook het enzym) gevormd wordt uit aminozuren in een polycondensatieproces. De funktie van proteïnen, in het bijzonder van enzymen, is buitengewoon belangrijk in het levende organisme, ook voor het metabolisme. Elk foutje in zo'n enzym kan tot gevolg hebben dat er stagnatie optreedt in het metabolisme. Dat kan ernstige (erfelijke) afwijkingen veroorzaken of zelfs het leven onmogelijk maken. Dus is het controlemechaniek van het lichaam om toch vooral de juiste eiwitten / enzymen aan te maken zeer goed ontwikkeld. De informatie én de controle komt van het DNA, dat zich in de celkernen bevindt. Dat DNA gaat niet zelf naar het plasma (de ribosomen) om die controle uit te voeren. Daarvoor stuurt hij copiën van zichzelf (RNA) (proces heet transcriptie) naar buiten, naar de ribosomen waar ook de aminozuren naar toe gebracht worden om daar in de juiste volgorde aan elkaar te worden gekoppeld.
Het volgende schema toont ongeveer zo'n gebeurtenis:

Bij de transcriptie worden delen van het DNA (genen) in de kern gecopieerd (met bijna dezelfde vier types nucleínezuren).

Bij de vertaling, de translatie, bij de ribosomen, worden de aminozuren (20 types in gebruik) aan elkaar gekoppeld tot eiwitten.

Opdracht 29
In de figuur van de dubbele helix van een DNA molekuul kunnen we in het onderste gedeelte een volgorde zien van de basen: - C - T - G - A -  (van beneden naar boven).
T, na de transcriptie van DNA naar RNA, heeft die kleine wijziging ondergaan naar U, oftewel, dezelfde volgorde in RNA zal zijn: - C - U - G - A -
Welke aminozuren kunnen hier gevormd worden via dit stuk RNA? gebruik de gencode-tabel.