Praktische opdracht ANW Biochemie

Transcriptie

1 Praktische opdracht ANW Biochemie Praktische-opdracht door een scholier 1682 woorden 24 juni ,4 8 keer beoordeeld Vak ANW De biochemie onderzoekt de samenstelling en samenwerking van chemische verbindingen, die bijdragen tot de structuur van organismen en hun stofwisselingsprocessen. We gaan op de volgende drie deelonderwerpen in: DNA Erfelijkheid Klonen Deelonderwerp: DNA Ontdekking van DNA DNA werd in 1869 ontdekt door de jonge Zwitserse arts Miesscher. Hij experimenteerde met cellen afkomstig uit etter van ziekenhuisverband en ontdekte een witte neerslag, afkomstig uit de celkernen. Miesscher noemde het neerslag nucleïne (nucleus= kern). Later ontdekte men dat deze stof zure eigenschappen bevat en men noemde het nucleïnezuur. DNA is de afkorting van het Engelse deoxyribonucleic acid. Sindsdien is de kennis van DNA sterk toegenomen. Het bleek om een zeer groot molecuul te gaan. In 1944 werd bewezen dat in het DNA, in codevorm, de erfelijke aanleg van organismen is vastgelegd. Dat wil zeggen dat DNA de informatie bevat voor jouw eigenschappen, zoals bijvoorbeeld je bloedgroep en de kleur van je ogen. Maar men wist nog niet hoe het DNA zich bij elke deling kopieert en hoe precies de erfelijke boodschappen in het DNA zijn opgeslagen. De oplossing bleek te zitten in de structuur van het DNA. Vanaf 1940 waren er veel wetenschappers die de werking van DNA gingen onderzoeken. Zo ook de Amerikaan James Watson. De chemische bouwstenen van DNA waren bekend. Maar tot dan toe had niemand uit die losse bouwstenen het DNA-bouwwerk kunnen reconstrueren. Het beruchte duo Watson en Crick bedachten de volgende strategie. Ze zouden net zo lang modellen van het DNA-molecuul bouwen totdat alle onderdelen keurig in elkaar zouden passen. Een röntgenopname wees overduidelijk uit dat het DNA een spiraalstructuur had. Ze bouwden een model met twee ketens en zetten de verschillende onderdelen van het DNA op de juiste plaats. Pagina 1 van 5

2 Het model had de vorm van een gedraaide touwladder. Maar er was een laatste probleem. Crick en Watson wisten dat de treden werden gevormd door de basen adenine(a), cytosine(c), guanine(g) en thymine(t), maar wisten niet wie met wie een paar vormde, want ze waren niet allemaal even lang. Twee basen naast elkaar vormden namelijk een trede. Ze ontdekten dat een A-T-paar even breed was als een G-C-paar. Dus tegenover een A in de ene keten zit altijd een T in de andere en tegenover een C zit altijd een G. Ze ontdekten dat het DNA-molecuul het bouwplan vormde voor erfelijke eigenschappen en dat het een chemische kopieermachine is. Het geheim van het leven was ontdekt Wat is DNA? Alle organismen bestaan uit cellen. Een mens bestaat uit miljarden cellen. Het belangrijkste deel van een cel is de celkern (nucleus). Een menselijke cel bevat 46 chromosomen, dit zijn 23 chromosomen paren. Die chromosomen zitten in de celkern en bevatten al het erfelijk materiaal van een mens. Chromosomen zijn deeltjes in de kern van een lichaamscel en bevatten lange strengen DNA. Kort gezegd is DNA de stof die in de celkern zit en de informatie (genetische code) bevat voor het maken van levende organismen. Opbouw van DNA De structuur van je DNA ziet eruit als een enorme lange ladder, gedraaid in de vorm van een helix of buis. De sporten van de ladder bestaan uit vier verschillende basen: Adenine (A) Thymine (T) Cytosine (C) Guanine (G) Dit is een DNA-spiraal. Elke afzonderlijke sport bestaat uit 2 basen. De A en de T zitten altijd met elkaar verbonden in een sport, de C en de G ook. Een bepaalde eigenschap van een organisme wordt bepaald door de volgorde van een aantal van deze sporten, dat noemt men een gen. Elk gen bepaald één eigenschap van het organisme. Betekenis van DNA voor het lichaam Het DNA is verantwoordelijk voor twee zaken: 1. de structuur en de bouw van het organisme. 2. de werking van het organisme, aanmaak van proteïnen (transcriptie en translatie). Bij de bouw van een cel wordt het DNA in zijn geheel gekopieerd, dit gekopieerde deel gaat mee naar de nieuwe cel. Voor de werking van cel worden er gedeeltes van het DNA gekopieerd. Deze kopieën bestaan uit RNA en zijn gelijk aan de helft van het gekopieerde gedeelte in het DNA helix. Deze kopieën bestaan maximaal een half uur en moeten in die tijd de nodige enzymen hebben aangemaakt. Dit soort RNA noemt men 'messenger RNA'. Het DNA bepaalt je genetische eigenschappen, het genotype. Het genotype is hoe je er genetisch uitziet. Pagina 2 van 5

3 Bijvoorbeeld je huidskleur of kleur haren. Als je je haar verft veranderd het genotype niet. Dan verandert alleen het fenotype, je uiterlijk dus. Deelonderwerp: Erfelijkheid Het doorgeven van erfelijke eigenschappen Tijdens de bevruchting smelten een eicel en een zaadcel samen. Deze bevatten ieder 23 chromosomen, dit is de helft van het aantal chromosomen in een lichaamscel. De eicel en zaadcel ontstaan na meiose. De cel die na de samensmelting ontstaat, wordt zygose genoemd. De zygose heeft 46 chromosomen; 23 van de vrouw en 23 van de man. Deze ene cel deelt zich tot 2,4,8 cellen enzovoort. Dit proces heet mitose. Ook de celkern met chromosomen deelt zich. Voordat de kern zich deelt, verdubbelen de chromosomen zich, zodat er in elke nieuwe cel steeds weer 46 chromosomen aanwezig zijn. Deze chromosomen zijn exacte kopieën van de chromosomen uit de allereerste cel. Uiteindelijk groeit die eerste cel door verdubbeling en specialisatie van cellen uit tot een nieuw individu. Of de bevruchte eicel uitgroeit tot een jongen of een meisje hangt af van het 23ste chromosomenpaar (de geslachtschromosomen) in de bevruchte eicel. De vrouw heeft hier 2 X-chromosomen, de man één X- chromosoom en één Y-chromosoom. De bevruchte eicel zal dus in elk geval een X-chromosoom van de moeder hebben.heeft het een X-chromosoom van de vader, dan wordt het een meisje. Heeft het een Y- chromosoom van de vader, dan wordt het een jongen. Dominant en recessief Voor iedere eigenschap zijn er 2 genen, 1 van de moeder en 1 van de vader. Deze genen hoeven niet precies hetzelfde te zijn. Welke eigenschap je krijgt als het twee verschillende genen zijn, hangt af van het type gen. Er zijn 3 typen; dominante genen, recessieve genen en co-dominante genen. Dominante genen komen altijd tot uitdrukking, zij overheersen. Recessieve genen komen alleen tot uitdrukking als er twee recessieve genen zijn. De co-dominante genen zijn beiden even sterk. De drie typen genen komen alledrie voor in ons bloedgroepensysteem. Er zijn 3 genen die onze bloedgroep kunnen bepalen; A, B of 0. Het gen voor bloedgroep A en het gen voor bloedgroep B zijn co-dominant. Het gen voor bloedgroep 0 is recessief ten opzichte van zowel A als B. Als iemand voor een bepaalde eigenschap twee dezelfde genen heeft (zoals AA, BB of 00), is die persoon homozygoot voor deze eigenschap. Een genotype dat bestaat uit 2 verschillende soorten genen (zoals, AB, A0 of B0), wordt een heterozygoot genotype genoemd. Een dominante eigenschap wordt meestal met een hoofdletter weergegeven, een recessieve eigenschap met een kleine letter (Bb, BB of bb). Verschil tussen erfelijk en aangeboren Een erfelijke aandoening ontstaat door een afwijking in het erfelijk materiaal. Kinderen kunnen zo n aandoening dus van hun ouders erven. Een erfelijke aandoening is altijd aangeboren. Pagina 3 van 5

4 Een aangeboren aandoening kan erfelijk zijn, maar dit is niet altijd zo. Er kan namelijk ook door invloeden van buitenaf, bijvoorbeeld alcohol- of medicijngebruik van de zwangere moeder, een aandoening ontstaan. Zo kan een kind geboren worden met bijvoorbeeld Rode Hond of HIV. Dus: een erfelijke aandoening is altijd aangeboren, maar een aangeboren afwijking is niet altijd erfelijk. Deelonderwerp: Klonen Wat is klonen? Klonen is het maken van genetisch identieke kopieën, waarbij het totale erfelijke materiaal wordt gekopieerd. Als er een organisme wordt gemaakt dat genetisch identiek is aan een ander organisme, heet dat klonen. De eenvoudigste vorm is het splitsen. Dat wordt al eeuwen gedaan bij planten: het heet dan stekken. Het nieuwe plantje heeft hetzelfde erfelijke materiaal als de oorspronkelijke plant. Therapeutisch klonen Hierbij wordt een embryo gekweekt dat exact dezelfde genetische samenstelling kent als de latere ontvanger van de stamcellen die afkomstig zijn van dit embryo. Uit de eicel van een donor wordt de celkern, die het genetisch materiaal bevat, verwijderd. Vervolgens wordt in deze lege cel een celkern gebracht die uit een lichaamscel is gehaald van de patiënt die later de stamcellen moet ontvangen. De eicel is daardoor genetisch identiek aan de ontvanger, het is een kloon van de patiënt. Vervolgens wordt de kloon zodanig geprikkeld dat deze overgaat tot deling. Heeft het gekloonde embryo een omvang bereikt van zo n honderd cellen, dan worden de embryonale stamcellen verwijderd en op kweek gezet. Door te spelen met de kweekomstandigheden, bijvoorbeeld het toevoegen van allerlei groeifactoren, kunnen de stamcellen vervolgens uitgroeien tot het gewenste celtype. Vervolgens kunnen deze cellen bij de patiënt worden geïmplanteerd, waardoor deze van zijn ziekte genezen wordt. Reproductief klonen Bij reproductief klonen wordt net als bij therapeutisch klonen eerst de kern uit een bevruchte eicel gehaald en vervangen door het DNA van de persoon die gekloond gaat worden. De eicel groeit in een reageerbuis uit tot een embryo, alleen worden nu niet net als bij therapeutisch klonen de stamcellen uit het embryo gehaald, maar wordt het embryo in de baarmoeder van een draagmoeder geplaatst. Hier groeit het uit tot een baby, die identiek is aan de persoon waar ze het DNA vandaan gehaald hebben, als het kloonproces goed verloopt. Een goed voorbeeld van een reproductieve kloon is het schaap Dolly dat in Schotland in 1996 geboren werd. Wetgeving rondom klonen Er bestaan veel wetten over genetische manipulatie/klonen. In veel landen is het verboden. In Nederland in de meeste gevallen ook. Hier moet het van maatschappelijk belang zijn en de gezondheid van het dier mag niet geschaad worden. Ook mogen er geen alternatieven voor zo'n onderzoek zijn. Pagina 4 van 5

5 Hier volgen twee voorbeelden: Na de geboorte van Dolly scherpt de regering de regels rond klonen aan. Onderzoekers die dieren willen klonen, moeten vanaf april 1997 een vergunning aanvragen bij de minister van Landbouw. Onderzoek wordt alleen toegestaan als er sprake is van maatschappelijk belang, als de gezondheid van het dier niet wordt geschaad en als er geen alternatieven voor dergelijk onderzoek zijn. Eind januari 1998 besluit het kabinet het Europese verdrag te ondertekenen waarin het klonen van mensen wordt afgewezen. Nederland is het twintigste Europese land dat de verklaring ondertekent. Wel wil de Nederlandse regering de mogelijkheid open houden om de kloneringtechniek toe te passen op weefsel van embryo's van minder dan twee weken oud. Pagina 5 van 5