Deoxyribonucleïnezuur (DNA), ook wel bekend als DNA in het Duits, is een biomolecuul (biologisch actieve verbindingen of moleculen gevonden in levende wezens) met de eigenschap genen en hun overgeërfde eigenschappen te dragen. Het wordt aangetroffen in alle georganiseerde entiteiten met de capaciteiten van metabolisme, voortplanting, prikkelbaarheid, groei en evolutie, evenals in sommige soorten virussen De structuur van DNA heeft de vorm van een dubbele helix (een soort helix, maar waarin het kronkelende motief twee keer voorkomt). De dubbele helix circuleert parallel aan elkaar door de twee DNA-strengen. Deze twee DNA-strengen worden polynucleotiden genoemd omdat ze zijn samengesteld uit zogenaamde nucleotiden. Componenten van een nucleotide zijn een van de vier stikstofhoudende nucleïnezuren bases, ofwel adenine, cytosine, guanine of thymine, vaak afgekort met hun beginletters. Bovendien zijn nucleotiden samengesteld uit het koolhydraat deoxyribose en een fosfaat residu. Door moleculaire binding worden de nucleotiden alternerend met elkaar verbonden suiker-fosfaat ketting. Volgens het principe van de dubbele helix, adenosine (nucleoside, dat de nucleïnezuurbasis adenine heeft) vormt altijd een waterstof binding aan thymidine (nucleoside, dat de nucleïnezuurbase thymine heeft). Guanosine (nucleoside met de nucleïnezuurbase guanine) vormt daarentegen een waterstof binding aan cytidine (nucleoside met de nucleïnezuurbase cytosine). DNA is in staat tot zelfvernieuwing, wat DNA-replicatie wordt genoemd. Hierbij worden de twee DNA-strengen van elkaar gescheiden. Dit wordt gekatalyseerd door het enzym helicase en het aan te vullen DNA uit de respectievelijke streng wordt nieuw gegenereerd (DNA-synthese). Een enzym uit de DNA-polymerasegroep is verantwoordelijk voor dit proces, evenals een RNA-primer die als uitgangspunt voor het polymerase dient. Dit proces is essentieel, vooral tijdens de celdeling. In bepaalde gevallen kan schade aan het DNA optreden. Dit wordt veroorzaakt door zogenaamde mutagenen, die van chemische (bijv. Door röntgen- of ultraviolette straling) of fysische oorsprong zijn. Ze leiden op veranderingen in de DNA-sequentie. Afhankelijk van het mutageen treden verschillende vormen van DNA-schade op. De meeste schade wordt veroorzaakt door oxidaties, waaronder vrije radicalen of waterstof peroxiden Deze kunnen schadelijke basismodificaties veroorzaken (veranderingen in een nucleïnezuurbase), maar ze kunnen ook veel gevaarlijker en vaker veroorzaken kanker-veroorzakende puntmutaties zoals deleties (verlies van een DNA-sequentie) of zelfs inserties (nieuwe aanwinst van een of meer basenparen binnen een DNA-sequentie), evenals chromosomale translocaties (chromosomale abnormaliteit veroorzaakt door herschikking).
mitochondriaal DNA
Binnenkant mitochondria is mitochondriaal DNA, ook wel mtDNA of mDNA genoemd, dat dubbelstrengs is zoals DNA maar in een ring is gesloten. De mitochondria regenereer het energierijke molecuul adenosine trifosfaat (universele en direct beschikbare energiedrager in cellen en belangrijke regulator van energieproducerende processen) via de ademhalingsketen. Bovendien vervullen ze essentiële taken voor de cel. Mitochondriaal DNA bevat slechts 37 genen, waarvan er 13 coderen voor eiwitten gelokaliseerd op de ademhalingsketen. De rest wordt zowel in tRNA als in rRNA getranscribeerd, wat de codering van de 13 genoemde genen mogelijk maakt. Het mtDNA wordt uitsluitend via de moeder overgeërfd, dwz van de moeder. Mitochondriaal DNA komt voor in zowel planten als dieren. Het is van evolutionaire oorsprong en stamt af van circulaire genomen van bacteriën.
Evolutionaire geschiedenis
In 1869 isoleerde Friedrich Miescher, een arts uit Zwitserland, een microscopisch kleine substantie uit een pus extract dat uit de kern van een lymfocyt kwam. Dit noemde hij nucleïne. In 1878 isoleerde de Duitse biochemicus nucleïnezuur uit nucleïne en later zijn vier nucleïnezuur bases In 1919 ontdekte de Litouwse biochemicus Phoebus Levene de suiker deoxyribose en de fosfaat residu van DNA. In 1937 gebruikte William Astbury röntgenstralen om voor het eerst de reguliere DNA-structuur te visualiseren. Dat DNA een belangrijke rol speelt bij erfelijkheid, werd in 1952 bevestigd door de genetici Alfred Day Hershey en Martha Chase op basis van hun ontdekking dat DNA genetisch materiaal is. Een jaar later presenteerde James Watson, samen met Francis Crick, in het tijdschrift Nature wat nu wordt beschouwd als het eerste correcte model met dubbele helix van de DNA-structuur. Röntgenstraal genomen in mei 1952 door Rosalind Franklin.
