FacebookTwitterEmailPrint
What is DNA Replication?
DNA replication is het proces waarbij uw cellen exacte kopieën maken van hun genetische code. Om dit te doen, vertrouwen uw cellen op de nucleotiden waaruit uw DNA is opgebouwd. Nucleotiden zijn samengesteld uit een fosfaatgroep, een vijf-koolstof suiker, en een van de vier stikstofhoudende basen: adenine, thymine, cytosine, en guanine – vaak afgekort tot A, T, C, en G. Deze basen hebben een specifiek bindingspatroon, waarbij A bindt aan T, en C bindt aan G, om nucleotideparen te vormen. De gebonden paren nucleotiden vormen een gedraaide ladderachtige structuur die een dubbele helix wordt genoemd, waarbij elke sport van de ladder een paar gebonden nucleotiden is.
Om DNA te repliceren worden de bindingen tussen de nucleotidebasen verbroken, zodat de dubbele helix in tweeën splitst. Met behulp van een enzym, DNA-polymerase genaamd, wordt elke base vervolgens aan een nieuwe partner gebonden – zoals A aan T, en C aan G – om een nieuwe streng DNA te vormen. Dit specifieke bindingspatroon resulteert in twee kopieën van het DNA-molecuul dat van de oorspronkelijke versie wordt gemaakt.
Soms zal DNA-polymerase per ongeluk de verkeerde basen aan elkaar koppelen, bijvoorbeeld door een A aan een C te binden in plaats van een T. Dit is een probleem, omdat dit soort fouten kan resulteren in een mutatie, een erfelijke verandering in het DNA. Om dit te voorkomen, ‘proofreads’ DNA polymerase en stopt met repliceren als het een fout detecteert. Zodra andere enzymen de fout hebben hersteld, kan DNA-polymerase de replicatie hervatten en doorgaan tot het DNA-replicatieproces is voltooid. Deze proofreading-activiteit is zo effectief dat er gemiddeld slechts één mutatie per 100 miljoen basen optreedt.
Waarom repliceert DNA?
DNA-replicatie speelt een belangrijke rol bij de groei en vernieuwing van cellen. Groeiende organismen maken voortdurend nieuwe cellen aan naarmate ze zich ontwikkelen tot een groter lichaam. En na verloop van tijd kunnen sommige cellen beschadigd raken, oud worden of afsterven. Om uw lichaam goed te laten functioneren, is het belangrijk dat deze cellen snel worden vervangen door nieuwe. Cellen bereiken deze vernieuwing en groei door het proces van celdeling, waarbij een cel zich in tweeën splitst om twee nieuwe cellen te vormen. Om zich te kunnen delen, moet een cel eerst een kopie maken van zijn eigen DNA, dat de genetische code is die hij nodig heeft om goed te kunnen functioneren. Het is zeer belangrijk dat uw DNA nauwkeurig wordt gerepliceerd, waarbij nieuwe cellen een exacte kopie van uw genetische sequentie ontvangen.
Hoe werd het DNA replicatieproces ontdekt?
Jarenlang wisten wetenschappers niet zeker hoe een cel zijn DNA repliceerde. Drie concurrerende theorieën werden voorgesteld. De eerste theorie, bekend als het conservatieve model, ging ervan uit dat de oorspronkelijke dubbele helix van het DNA volledig intact bleef en dat de nieuwe kopie geen moleculen van het origineel leende. Het semiconservatieve model suggereerde dat het DNA zich tijdens de replicatie afwikkelde, waarbij elke streng diende als sjabloon voor een nieuwe synthese. Tenslotte werd in het dispersieve model verondersteld dat de oorspronkelijke dubbele helix in vele kleine stukjes werd gebroken, waarbij sommige van deze stukjes in elke nieuwe streng terechtkwamen.
De discussie werd uiteindelijk in 1958 beslecht door twee wetenschappers, Matthew en Franklin Stahl genaamd. In een nu beroemd biologie-experiment kweekten zij bacteriën in een speciale oplossing om al het DNA van de cellen met een marker te labelen. Vervolgens gebruikten zij een andere merkstof om alleen het DNA te labelen dat nieuw-synthetiseerde. Zij ontdekten dat gerepliceerd DNA altijd één streng van het oorspronkelijke DNA-molecuul bevatte en één streng die nieuw was gevormd. Dit bewees dat het semiconservatieve model van DNA replicatie correct was.