De vorming van menselijk DNA en RNA

In de cel is de beleidsfunctie in handen van van DNA in samenspraak met RNA, terwijl de uitvoering en de controle van de opdrachten in handen is van eiwitten. DNA en RNA zijn opgebouwd uit eenheden met de naam nucleotiden. Een nucleotide bestaat uit drie verschillende molecuulonderdelen: een zogenaamde stikstofbase, een ribosemolecuul en een fosfaatmolecuul. De correspondentie tussen het DNA en de eiwitmachines wordt verzorgd door het RNA (ribonucleic acid), waarbij de taken zijn verdeeld over drie groepen.

• Algemeen
• DNA
• RNA
• De koppeling van aminozuren

Algemeen

Eiwitten, suikers en vetten worden gebruikt als bouwstenen voor biologische moleculen. Het aansturen van de bouwprocessen gebeurt vanuit de kern van de cel. Dat moet gebeuren door een ander soort moleculen, DNA en RNA, anders zou er verwarring ontstaan. Om die reden is er in het evolutieproces ook een kernmembraan ontstaan. Bacteriën hebben geen kern, het bezit van een kern is een bewijs van een hogere graad van organisatie. De cel heeft daardoor meer mogelijkheden gekregen om zich verder te ontwikkelen, zoals we kunnen waarnemen aan de vele vormen van plantaardig en dierlijk leven. In een gezond lichaam waar de genen goed werken, worden de juiste eiwitten in de juiste hoeveelheden op de juiste plaats aangemaakt. Voor de verschillende soorten cellen in weefsels en organen betekent dit dat verschillende sets van genen actief zijn. Elke cel gebruikt maar een klein gedeelte van de aanwezige genen. Voor het delingsproces wordt een andere set genen gebruikt dan voor het normale cel leven. Met andere woorden, iedere cel beschikt weliswaar over dezelfde genen, maar slechts een klein deel van de genen is actief. Het is in dit kader ook opmerkelijk dat slechts 2% van het DNA voor de eigenlijke genetische informatie gebruikt wordt.

DNA

Het DNA is de drager van onze genetische eigenschappen en mist een zuurstofatoom, vandaar de naam deoxyribonucleic acid.
Eiwitten zijn opgebouwd uit 20 verschillende aminozuren. De code van DNA moet dus afgestemd zijn op de verschillende aminozuren om ze in de gewenste volgorde aan elkaar te kunnen koppelen. Hierbij moeten we ons realiseren dat het DNA zich in de celkern bevindt en dat de eiwitten door de ribosomen in het celplasma worden aangemaakt. Er moeten dus meerdere intermediaire moleculen zijn die de correspondentie tussen het DNA in de celkern en de eiwitmachines in het celplasma verzorgen.

RNA

De aanmaak van RNA geschiedt door specifieke genen op het DNA. Middels genetische codering wordt RNA geschreven uit DNA. In theorie zou de cel voldoende hebben aan 20 verschillende transport-RNA's, want daarmede zijn alle aminozuren gecodeerd. In werkelijkheid zijn het er 64. Sommige aminozuren hebben maar één coderend transport-RNA en andere zelfs zes.
Het overschot aan verschillende transport-RNA 's wordt verklaard door de aard van de code. Dit heeft te maken met de opbouw van het DNA, waarbij nucleotiden aan elkaar verbonden zijn door covalente bindingen van de fosfaatgroep met twee opeenvolgende ribosemoleculen, de ruggengraat van het DNA. Het ribosemolecuul zit aan de andere kant vast met de stikstofbase. Op het kleinste niveau van de cel: op RNA niveau vindt de ontcijfering van het DNA plaats. Helaas maakt RNA wel eens leesfouten, wat dan weer gevolgen kan hebben op de schildklier.

De stikstofbasen

Er bestaan 5 verschillende stikstofbasen: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T) en uracil (U). DNA gebruikt daarvan
A, C, G en T, terwijl RNA A, C, G en U gebruikt. Met andere woorden DNA en RNA verschillen voor wat betreft de stikstofbase alleen in T en U. De volgorde van de stikstofcode bepaalt de erfelijke code. Het minimum aantal stikstofbasen voor de codering van 20 verschillende aminozuren is drie, bijvoorbeeld AAT. Immers het aantal combinaties van twee opeenvolgende basen is te weinig voor 20 aminozuren. Het gevolg van een setje van 3 opeenvolgende stikstofbasen is wel dat het aantal combinaties 64 wordt (vier tot de derde macht). Dat is dus de reden waarom de meeste aminozuren meer dan één transport-RNA in de codering hebben gekregen. Bovendien moeten we ons realiseren, dat er bij de bouw van een eiwit een aparte codering moet zijn voor de start van het proces en een aparte codering voor het stopzetten. Het startsein wordt altijd verzorgd door hetzelfde aminozuur, methionine. Daarom is er maar één transport-RNA, dat voor methionine codeert. Dat schept duidelijkheid. Het einde van de eiwitopbouw wordt aangegeven door een drietal transport-RNA 's die niet coderen voor een aminozuur, die dus een lege huls vervoeren. Dan stopt het productieproces vanzelf

De koppeling van aminozuren

Dit geschiedt door ribosomen, die de aminozuren op de juiste volgorde aan elkaar koppelen. Voor de transcriptie van het beoogde eiwit schrijft het DNA een ander type RNA uit: het boodschapper-RNA. Dit bestaat uit een lange sliert van gecodeerde eenheden (codon) volgens dezelfde formule als die van het transport-RNA. In de ribosomen wordt het boodschapper-RNA afgelezen. Het proces van aflezen van boodschapper-RNA naar aminozuren wordt translatie genoemd. Ribosomen zijn in staat om het boodschapper-RNA te verwerken dankzij de aanwezigheid van de derde soort RNA, het ribosomaal-RNA. De nucleus in de celkern is de assemblageplaats van de ribosomen, waarbij het coderingsdeel ribosomaal-RNA en het eiwitproductiedeel (bouw en enzymeiwitten) in elkaar worden gezet.