De functionele betekenis
van het DNA-molecuul
OP 64
VELDEN
Het
wonder
van het
leven
(VI en slot}
INDRUKWEKKENDE EENHEID BIJ ALLE VERSCHEIDENHEID IN DE NATUUR
iii
Bt
■IB*B
■i
BB
1
p#IÜ
ÉI
¥i'
HP
B 12
B
B
5
s B
1
B
i
itfi
MM!
H
11
B*B'B
B
H*
B
B
B B
8!
B
■i
1
eiwitten
ketens
tripletten
rna
vragen
sikkelvorm
DE STEM VAN ZATERDAG 7 JUNI 1969
In de voorafgaande artikelen
is steeds naar voren gekomen,
dat de genen op de chronosomen
onze erfelijke eigenschappen
voor een groot deel bepalen.
Door de overdracht van een uit
gebreide set genen via de ge
slachtscellen van beide ouders
ontvangt het kind zijn erfelijke
aanleg. Maar een gen is niet
hetzelfde als een eigenschap.
Hoe kan zo'n gen nu een eigen
schap, blauwe ogen bijvoorbeeld,
bepalen?
Een organisme bestaat voorname
lijk uit eiwitten Het protoplasma,
dat is de levende stof waaruit cellen
bestaan, maar ook de chemische ge
reedschappen, waarmee deze wer
ken, de zg. enzymen, het is alles ei
wit wat de klok slaat. Nu zijn eiwit
ten op zichzelf reuzemoleculen van
reeksen op een karakteristieke wij
ze aan elkaar gekoppelde amino
zuren. In de levende natuur bestaan
zo'n dikke twintig aminozuren, wij
bedoelen hier verschillende soorten
met dus ook verschillende chemische
eigenschappen.
Nu zijn zowel de soort, als het
aantal als de volgorde waarin zij in
een eiwit voorkomen bepalend voor
de aard van dat eiwit Men verge
lijkt deze aminozuren wel met de
letters van het alfabet ook een
dikke twintig. Zoals we nu met die
letters een dik woordenboek vol
Nederlandse woorden kunnen vor
men de soort letters en de volg
orde waarin ze zijn geplaatst is im
mers ook bepalend voor het woord,
vergelijk b.v. moord, droom of ge
ren, neger, regen zo is er dezelf
de mogelijkheid voor de aminozuren
een, mogelijk eindeloze, reeks ver
schillende eiwitten te vormen.
Het komt er dus op neer, dat bij
de synthese van de eiwitten die no
dig zijn voor bijvoorbeeld de ont
wikkeling van de baby van het
echtpaar Jansen-Pietersen, de ami
nozuren, waarover de baby door
middel van zijn voedsel de beschik
king krijgt, worden aaneengerijgd
volgens het voor dit kind (deze
inieke Jansen-Pietersen-combina-
je) specifieke patroon. Waar vin
den de cellen die deze arbeid hebben
uit te voeren, dit patroon? Dat vin
den zjj nu in die genen.
Chemische analyse heeft geleerd,
de chromosomen voor een deel
eveneens bestaan uit eiwitten, maar
vmt een ander deel uit een bepaald
wrt zuren uit de levende kernen,
'ezg. nucleinezuren. Het belang-
«e nucleinezuur is het zg. DNA.
«korting van DesoxyriboNucleine-
uur> maM dat zuur wordt vanwege
Een DNA-molecuul bestaat uit
twee lange ketens van nucleotiden,
die samen een soort wenteltrap vor
men, daar de ketens spiraalvormig
om elkaar zijn gedraaid. De zijkan
ten van de trap worden gevormd
door afwisselend geplaatste suikers
(desoxyribose) en fosfaatgroepen.
Dt treden bestaan uit basen. Aan
ieder suiker zit één base en twee
tegenover elkaar geplaatste basen
vormen samen één trede van de
trap. (zie fig. 1). Merkwaardiger
wijze vindt men in DNA maar vier
verschillende basen, nl. adenine (A),
thymine (T), guanine (G) en cyto-
sine (C). Een trede van de trap be
staat altijd uit het koppel A-T
(subs. T - A) of G - C (subs. C - G).
De beide basen die één trede vor
men zijn verbonden door waterstof-
bruggen.
Door deze structuur is ook duide
lijk geworden, hoe een chromosoom
zich bij de kerndeling splitst in twee
chromatiden en hoe deze zich na uit
elkaar getrokken te zijn in de twee
nieuwe kernen weer aanvullen tot
volledige chromosomen. Dit volgt
ook uit figuur 1.
Nu veronderstelde men, dat er
verband zou kunnen zijn, tussen de
volgorde waarin de basen in het
DNA voorkomen en die van de ami
nozuren in de eiwitten, of anders
gezegd, dat een bepaald eiwit op be.
slissend'- wijze in het DNA is geco
deerd. Dat bleek juist. Uit allerlei
theoretische overwegingen volgt,
CF/f.
fê/2 DfA- tno/eduul}
bezig om zich êe
lzerduóbeie/2: de ge
paarde baJen Ia. -
ie/2 loJ, om zich
da a ie der weer ie
verbinden mei een
bade van dexeifc/e
foori, die zif Zo/u/Ci
(osfgelaien hebben,
fo onidiaan iwee
'denizeice mo (ecu/en.
In deze zesde en laatste aflevering
van onze serie „Het wonder van het
leven" gaat de schrijver J. P. H.
Hoogenboom in op vragen rond het
thema „Wat doen wij met de erfe
lijkheid
De grote kennis die wij op dit ge
bied bezitten, roept direct het pro
bleem op wat we met deze kennis
(kennis verschaf machtgaan doen.
In de achtereenvolgende afleverin
gen werden tot nn toe besproken:
grondbegrippen uit de erfelijkheids
leer (3 mei), de belangrijkheid van
de wetten van Mendel (10 mei), de
betekenis van de celdeling (17 mei),
de mogelijkheden van het experi
ment (34 mei), en de ethische pro
blematiek (31 mei).
het Engelse acid zuur) altijd
door een A weergegeven.
Dit DNA demonstreert ook weer
de indrukwekkende eenheid, die de
levende natuur bij alle verscheiden
heid toch vormt. Het komt namelijk
in vrijwel alle levende wezens van
hoog tot laag voor. DNA is al ge
ïsoleerd in 1869, maar het heeft
moeten duren tot 1962 voor James
Watson en Francis Crick de Nobel
prijs kregen voor het feit, dat zij
zojuist de structuur, en daarmee ook
de functionele betekenis van het
DNA-molecuul voor de erfelijkheid,
hadden ontraadseld.
dat er om één van de twintig amino
zuren te coderen altijd drie basen
nodig zijn, wanneer men, zoals hier,
de beschikking heeft over vier ver
schillende basen.
Zo'n groep van drie basen heet
een triplet en vormt één codon
:oderende eenheid). Met vier ba
sen is het nu mogelijk 64 van der
gelijke tripletten te vormen, zoals
AAA, TAA. CAA, GAA, ATA, TTA,
CTA, GTA, enz. Dat zijn er 42 te
veel want er bestaan maar 22 (bij
zoogdieren 20) aminozuren. Het
bleek echter al spoedig, dat meer
dere condons in staat zijn tot de
vorming van éénzelfde aminozuur
en nu is de analyse al zover gevor
derd, dat van alle aminozuren be
kend is welke DNA-codons erbij
horen.
Tenslotte bleven er drie codons
over, die niet direct betrokken ble
ken op de vorming van een amino
zuur en bekend staan als nonsens-
tripletten. Ze hebben echter wel
degelijk een functie en wel als de
punten na een zin. Een dergelijk
triplet geeft aan, dat de vorming
van een eiwit voltooid is en de cel
aan een ander kan beginnen.
De vorming van eiwitten gebeurt
op bepaalde plaatsen in het celplas
ma, de zg. ribosomen. De genetische
code moet derhalve vanuit de cel
kern, waarin zich chromosomen en
dus DNA bevinden, worden over
gebracht naar het celplasma. Dit
gebeurt door boodschappers, die
streng naar het patroon van het
DNA zfjn gevormd. Deze boodschap
pers zijn moleculen van een ander
nucleinezuur, het RNA (de suiker
hierin is ribose).
In dit RNA wordt de volgorde der
basen nauwkeurig vastgelegd, waar
bij het DNA als matrijs dient Met
dien verstande, dat overal waar
men in het RNA een T zou ver
wachten, omdat het DNA op die
plaats A heeft, U staat. U ura
cil) is een aan T verwante base.
Stel dus dat de codon TGA in het
DNA wordt vertaald in het RNA,
dan ontstaat daar het triplet ACU.
Zo wordt het gehele DNA-molecuul
vertaald in een evengroot RNA-mo-
lecuuL Om dit te kunnen doen
moest het DNA-molecuul zich ge
heel of gedeeltelijk despiraliseren;
in de reuze-chromosomen van Dro-
sophila zijn dergelijke gedespirali-
seerde gedeelten waargenomen; ze
heten „puff's" en men heeft daarin
ook RNA kunnen aantonen. (Na de
vorming van RNA gaat het DNA
weer over in gespiraliseerde toe
stand.)
Het gevormde RNA-molecuul,
boodschapper of messenger-RNA
geheten, treedt nu uit de kern naar
buiten in het celplasma en begeeft
zich naar de ribosomen. Daar treft
het aan a. aminozuren, ieder ge
koppeld aan een triplet transfer-
RNA, dat is een andere soort in het
celplasma aanwezig RNA; b. enzy
men, die in staat zijn om aminozu
ren aan elkaar te koppelen; c. en
zymen om aminozuren van de trans-
fer-RNA-triplette los te maken; d.
bepaalde energierijke fosfaten om
de nodige energie te leveren.
Stel nu dat drie moleculen mes
senger-RNA, met de codons GGU -
ACA - CGC in deze volgorde, wor
den gevonden door de er bij passen
de moleculen transfer-RNA, nL
CCA - UGU en GCG, dan zijn te
vens de met deze RNA-moleculen
verbonden aminozuren in een be
paalde volgorde gekomen. Ze wor
den nu onderling gekoppeld en ver-
•olg.ns losgemaakt van het RNA.
Uiteindelijk is dus de volgorde van
de aminozuren in dit nieuw gevorm
de eiwit en die volgorde bepaalt
immers de eigensoortigheid van dit
eiwit via messenger- en transfer.
RNA afkomstig van het DNA, ont
leend derhalve aan de genetische
code.
Zo worden stapje voor stapje de
eiwitten nauwkeurig gevormd vol
gens de gegevens die aan de ene
kant veilig worden bewaard in het
DNA van de chromosomen, maar
aan de andere kant ook de proces
sen dwingend worden aangereikt
als het nodig is dóór het DNA. We
bestudeerden reeds uitgebreid hoe
dit DNA als genen van generatie
op generatie werd overgeleverd. In
het licht van deze gegevens kan
men dus een gen als volgt defi
niëren: een gen is een gedeelte van
het DNA-molecuul, in actie bij de
synthese van een bepaald eiuiit. Het
zal vaak een dikke driehonderd tri
pletten omvatten.
Onze eerste vraag: Hoe komt het
dat kinderen op hun ouders lijken,
kan nu ook zó beantwoord worden:
Al het DNA wat zij bezitten, heb
ben zij van hun ouders en zij zullen
derhalve dezelfde eiwitten vormen.
Waardoor zullen zij er ook van ver
schillen? Zij hebben immers nieuwe
combinaties van gedeelten van het
DNA van de beide ouders? En waar
om zullen identieke tweelingen zo
veel op elkaar lijken? Maar deze
hebben immers hetzelfde DNA, de
zelfde genetische code dus en moe
ten daardoor ook dezelfde eiwitten
vormen?
En waarom zal bij de zg. maag
delijke voortplanting, waarbij een
onbevrucht eitje als goed solist al
leen een kindje wordt iets wat
bij de mens wel uiterst zeldzaam
zai zijn, maar theoretisch zeer mo
gelijk en in één zorgvuldig onder
zocht geval waarschijnlijk gebeurd
is dit kind een perfect duplicaat
worden van de moeder? Het ant
woord is duidelijk, dit kind heeft
immers al zijn DNA van de moeder
(en is natuurlijk ook een meisje).
Duidelijker is nu ook geworden,
wat we onder een mutatie, een spon
taan of door milieu-invloeden ont
stane erfelijke verandering moeten
verstaan. Vooral onder negers is een
erfelijke ziekte bekend, die de naam
draagt van sikkel-anaemie, een
bloedarmoede van ernstige aard,
die gepaard gaat met onder bepaal
de omstandigheden sikkelvormig
misvormde rode bloedlichaampjes.
Men kent de oorzaak van deze
ziekte. De rode kleurstof, het zg.
hemoglobine, dat zo belangrijk is
voor het transport van de zuurstof
door ons lichaam, is ook een inge
wikkeld eiwit. In gezonde toestand
is het opgebouwd uit 574 aminozu
ren, waarbij dan 32 moleculen glu-
taminezuur en 62 moleculen valine.
Het blijkt echter, dat bij het zieke
hemoglobine van de sikkel-anaemie
2 moleculen glutaminezuur vervan
gen zijn door 2 moleculen valine.
Nu is het triplet voor AGU en
dat voor valine UGU. Als nu door
een mutatie in het DNA, waarin
het hemoglobine is gecodeerd, er
gens in plaats van AGT het triplet
TGT zou staan, dan zou dit bete
kenen, dat het messenger-RNA de
boodschap ACA zou overseinen (in
plaats van UCA). In het celplasma
zou een transfer-RNA-molecul
UGU beladen met het aminozuur
valine zich aan dit ACA hechten
(terwijl het eigenlijk AGU met glu
taminezuur had moeten zijn) en de
fout in de genetische code resul
teert in een verminkt eiwit.
Het gevolg van deze fout is dat
het hemoglobine onder zuurstof-
arme omstandigheden minder op
losbaar is dan normaal. Het kan in
de weefsels uitkristalliseren, waar
bij de rode bloedlichaampjes de
voorvermelde sikkelvorm krijgen
en in die toestand weer gemakke
lijk worden afgebroken. Met nog
andere kwade gevolgen betekent
dat een ernstige ziekte, die heel
wat mensen vroegtijdig laat afster
ven.
Maar ook hier is weer hoop. Men
is er al in geslaagd om het DNA
van een bepaaldse soort bacterie
over te brengen in een andere soort
en daardoor de erfelijkheid van de
eerste te veranderen. De mogelijk
heid dat we eenmaal defecte genen
met gezond DNA zullen kunnen re
pareren of ze door gezond DNA
zullen kunnen vervangen mogen
we alweer tegemoet zien.
Uiteraard is deze voorstelling van
zaken weer wat eenvoudiger dan
de werkelijkheid, zonder overigens
onjuist te worden.
Het lijkt er voorts ook niet op,
dat een veelomvattend onder
werp als de erfelijkheid in deze
artikelen uitputtend behandeld
kon worden- Tenslotte vordert
de wetenschap zo snel, dat men
er niet verwonderd over behoeft
te zijn, wanneer bijvoorbeeld
volgende maand nieuwe fantas
tische ontwikkelingen bekend
zouden worden, die ook voor de
auteur geheel nieuw zouden zijn.
Dat is in een levende en zo op
grote schaal bedreven weten
schap als de moderne biologie
onvermijdelijk en bovendien één
van haar aantrekkelijke kanten.
J. P. H. HOOGENBOOM
W.J.MUHRINGs-
De wedstrijd om het clubkampioen-
schap, dat zoals bekend gewonnen
werd door het viertal grootmeesters
Geiler, VVasjukov, Liberson en Lein,
heeft naast vele verrassingen ook
prachtige partijen opgeleverd. De
grote verrassing was wel het teleur
stellende resultaat van de ex-we
reldkampioen Tal. in hoofdzaak een
gevolg van zijn permanent slechte
gezondheid. Aan de oogst van bril
jante duels ontleen ik een tweetal mi
niatuur partijen, waarbij leerzame
openingsfouten op drastische wijze
werden afgestraft. In de eerste par
tijen wordt de zwartspeler het slacht
offer van zijn hebzucht en in de twee
de partij is wit reeds na 10 minuten
een stuk kwijt. En dat in de belang
rijkste nationale wedstrijd van de
Russische schaakfederatie.
Wit: Chianovski
Zwart: Rumjantzew
Gespeeld in de wedstrijd om het
club-kampioenschap van de USSR te
Riga 1968 - 1969.
Siciliaans.
1. e2-e4, c7-c5 2. Pgl-f3, d7-d6 3. d2-
d4, c5xd4 4. Pf3xd4, Pg8-f6 5. Pbl-c3,
g7-g6 6. f2-f4, Lf8-g7
(Juist was 6Pc6)
7. e4-e5, d6xe5 8. f4xe5 Pf6-d5 9. Lfl-
b5+, Kg8-f8
(Gedwongen)
10. 0-0, Lg7xe5
(Deze hebzucht wordt geweldig af
gestraft)
m
m
mm m
mm.ïï
11. Lcl-h6+, Kf8-g8
(Op 11Lg7 wint 12. Lg7:+,
Kg7: 13. Pd5:. Dd5: 14. Pf5+
12. Pc3xd5, Dd8xd5 13. Pd4-f5!l
(Dreigt damewinst en mat op e7)
13Dd5-c5+ 14. Lh6-e3I! en
zwart gaf zich gewonnen. Op 14
Dc7 volgt immers 15. Ph6+, Kg7 16.
Tf7: mat.
Wit: Sangla
Zwart: Karpow
Gespeeld in de wedstrijd om het
kampioenschap van de USSR te Al
ma Ata 1969.
Indisch
1. d2-d4, Pg8-f6 2. Pgl-f3, e7-e6 3.
Lcl-g5, c7-c5 4. c2-c3. c5xd4 5. c3xd4,
Dd8-b6 6. Ddl-b3, Pf6-e4 7. Lg5-f4,
Pb8-c6 8. e2-e3, Lf8-b4+ 9. Pbl-d2
(Juist was 9. P3d2. De tekstzet ver
liest op amusante wijze een stuk)
Stelling na 9. Pbl-d2
1
mm
9g7-g5! 10. Lf4xg5, Lb4xd2+
11. Pf3xd2, Db6-a5i! en wit gaf zich
gewonnen.
Schaakraadsel
Moeilijk, maar wel indrukwekkend
is de wijze, waarop de witspeler in
deze onderstaande postie de winst af
dwingt. Imponerend is vooral het
feit, dat wit met zijn combinatie en
directe dreiging Pa5-c6+ pareert.
Deze studie werd onlangs bekroond
en terecht met de eerste prijs.
Wit aan zet en wint
AmA
m
9 B B
m m'
Oplossing schaakraadsel.
Wit wint als volgt:
1. Pa2-e3+. Kd5-d6 2. e7-e8 paard
Kd6-d7 3. Pc3xb5. Kd7xe8 4. Ka7-
a6
(Vooral niet 4. Te3 wegens 4
Lf2) 4. Pa5-c4 5. d2-d3, Pe4-
c5+ 6. Ka6-a7 Pc4-e5 7. d3-d4, Pe5-
c6+ 8. Ka7-a8, Pc5-e6 9. d4-d5 ei
wint.
(Perknoja)
