Ivo is gemaakt van cellen

Dit is Ivo. Ivo is gemaakt van spieren, botten, huid, bloedvaten, hersenen, nieren, en nog een heleboel meer onderdelen.Als we nu een heel sterk vergrootglas zouden nemen kon je zien dat de binnenkant van de wang van Ivo bestaat uit een heleboel kleine onderdeeltjes: de cellen. Ze zijn erg klein, nog kleiner dan zandkorrels. Ook de spieren en de lever en het hart van Ivo en zijn hele lichaam bestaan uit cellen.

Niet alleen Ivo, maar alle mensen, dieren en planten zijn gemaakt van cellen. Hier zie je één zo'n cel uit de binnenkant van de wang van Ivo. Om de cel zit een dun vliesje. Sommige stoffen kunnen door het vliesje heen, andere niet. Het werkt dus als een soort douane, van binnen bestaat de cel voornamelijk uit vocht. In het midden zit een soort pit: de kern.

Die kern, daar gaat het om in dit programma. Die kern van cellen is vreselijk belangrijk. Waarom, dat weten we nog niet zo heel lang. Pas rond 1950 werd er ontdekt wat er in de kernen van cellen zit en waarom dat zo belangrijk is. Kernen van cellen zijn namelijk ontzettend klein. Ga maar na, een cel is al kleiner dan een zandkorrel... Wat er in de kern zit is nog veel kleiner en dus heel moeilijk te zien. En wat je niet kunt zien, is ook moeilijk te onderzoeken.

Maar intussen weten we toch wat er in de kern van alle cellen van Ivo zitten: een

heel stel uiterst dunne draadjes. We noemen die draadjes chromosomen. Chromosomen zijn zo dun dat er ongeveer vijf miljoen tegelijkertijd door het oog

van een naald zouden kunnen. De chromosomen zijn gemaakt van een stof die DNA heet. En daar gaat deze site over.

begin pagina

Waarom zijn chromosomen zo belangrijk?

In alle cellen van Ivo's lichaam zitten 46 chromosomen (er zijn uitzonderingen, maar daar komen we straks op). Er zijn allemaal verschillende chromosomen: sommige zijn kort andere zijn lang. Maar er zijn er van iedere soort twee die heel veel op elkaar lijken en die als het ware een paar vormen.

Doordat de chromosomenparen zo verschillend zijn, kunnen onderzoekers ze gemakkelijk uit elkaar houden. Zo hebben ze de verschillende paren een nummer kunnen geven en kunnen ze met elkaar spreken over bijvoorbeeld chromosomenpaar 14. Hier op het plaatje zijn alle chromosomen keurig gerangschikt. Je ziet 23 paren. Ze zijn in werkelijkheid natuurlijk veel en veel kleiner.

Hieronder zie je één chromosoom, heel groot getekend. Wat een raar ding.

Een chromosoom lijkt we een in elkaar gedraaide draad, gemaakt van DNA. Eigenlijk bestaat een streng DNA uit twee draadjes naast elkaar. De draadjes zitten aan elkaar vast door dwarsliggers. De strengen zitten in elkaar gedraaid, als een soort wenteltrap.

Kijk nu nog eens naar de dwarsliggers van de wenteltrap, de treden zogezegd. Je ziet dat ze steeds bestaan uit twee bouwstenen. Er zijn treden die bestaan uit een blauwe en een groene steen en er zijn er die bestaan uit een gele en een zwarte steen. Ze zijn in werkelijkheid niet echt blauw , groen, geel en zwart. Het zijn vier verschillende chemische stoffen. Maar voor het gemak hebben we ze hier kleurtjes gegeven.

Zit er een regelmaat in de treden? Is er bijvoorbeeld eerst een blauwgroene tree, dan een groenblauwe tree, vervolgens een geelzwarte tree en dan een zwartgele tree? Het lijkt er niet op. Het is net alsof de treden volkomen willekeurig in de trap zijn getimmerd.

Maar nu komt het ongelofelijke: de volgorde van de traptreden van het DNA bepaalt dat Ivo bruine ogen heeft, blonde krullen, een mopsneus en aanleg voor voetbal. Alle erfelijke eigenschappen die Ivo heeft, alle eigenschappen dus die hij al bij de geboorte met zich mee droeg, liggen vast in de volgorde van de DNA-traptreden

begin pagina

Erfelijke eigenschappen

Ivo is een keer op zijn kin gevallen. Dat moest gehecht worden en nu heeft hij daar een litteken. Ligt de plaats van dat litteken vast op zijn DNA? Nee, natuurlijk niet. Netzomin ligt op zijn DNA vast dat hij goed Engels spreekt. Dat heeft een heel andere oorzaak: De vader van lvo komt toevallig uit Engeland en heeft al vanaf de tijd dat zijn eerste woordjes zei in het Engels tegen hem gesproken. Dit soort kenmerken en eigenschappen zijn niet erfelijk; Ivo krijgt ze gedurende zijn leven.

Welke eigenschappen liggen dan wel vast op het DNA? We weten het niet precies. Dat Ivo een hekel heeft aan witlof, is dat een erfelijke kwestie? Zou goed kunnen. En dat hij mooi trompet speelt, ligt dan aan zijn DNA? Of ligt het aan het feit dat zijn ouders hem al vroeg op trompetles hebben gedaan? Of is het een beetje van allebei: hebben zijn ouders hem al vroeg op trompetles gedaan omdat ze zelf aanleg hebben voor muziek en er daardoor ook in geïnteresseerd zijn?

En Ivo heeft dan wel aanleg voor voetballen, maar dat wil nog helemaal niet zeggen dat hij later ook werkelijk een kei van een voetballer zal worden. Ingewikkeld.

 

Maar er zijn ook voorbeelden van eigenschappen die beslist erfelijk zijn: Ivo z'n oogkleur bijvoorbeeld. Ergens op een chromosoom gaat er een stukje over de kleur van de ogen. Een aantal treden van het DNA bepaalt samen hoe die zal zijn. Voor het gemak doen we even alsof dat een stukje van vijf treden is, maar in werkelijkheid zullen er honderden traptreden mee te maken hebben.

Die volgorde bepaalt dat Ivo bruine ogen zal hebben. Een heleboel van die treden samen, een stukje DNA dus, dat voor één eigenschap staat noemen we een gen. Het meervoud van dit woord is genen. De meeste eigenschappen zijn trouwens zo ingewikkeld dat ze niet op één gen, maar op meerdere genen vastliggen.

 

Raak je de draad al kwijt? We zeggen het nog een keer: je lichaam bestaat uit cellen. Iedere cel heeft een kern. In die kern zwerven 46 draadjes rond, chromosomen. De chromosomen zijn gemaakt van DNA. Er zijn steeds twee chromosomen die op elkaar lijken. Het DNA ziet eruit als een soort wenteltrap.

De treden van zo’n wenteltrap zijn gemaakt van stoffen die we voor het gemak de kleuren groen, blauw, geel en zwart hebben gegeven. De volgorde waarin de stoffen voorkomen bepaalt onze erfelijke eigenschappen. Een stukje wenteltrap dat één eigenschap veroorzaakt noemen we een gen. Kijk ook maar eens naar het schema op de volgende pagina’s, dan begrijp je het vast.

begin pagina

Celdeling

Cellen kunnen zich vermenigvuldigen door zich te delen. Een cel wordt twee cellen en die twee worden er daarna vier en die worden er acht en die zestien en ga zo maar door.

Als een cel zich gaat vermenigvuldigen, splitst het DNA zich eerst in de lengte.

Je houdt dan dus twee halve wenteltrappen over, die steeds bestaan uit een staander en een heleboel doorgezaagde traptreden.

Daarna maakt de cel bij elke staander een nieuwe helft die er precies op past. Waar een halve blauwe traptree was, komt er een groene tree bij, waar een stukje zwarte tree was, een geel stukje. Als dat allemaal klaar is, heb je dus twee nieuwe stukken DNA, die precies gelijk zijn aan het stukje waarmee je begon.

Wanneer doet een cel dat? Het antwoord is: voortdurend, de hele tijd dus.

Omdat er in je, lichaam steeds oude cellen dood gaan, moeten er ook steeds nieuwe gemaakt worden. Dat doen de cellen zelf. Bovendien moet je, als je jong bent, groeien. Ook daarvoor zijn steeds meer cellen nodig.

begin pagina

Geslachtscellen

We zeiden daar straks dat er in iedere celkern in het lichaam van een mens 46 chromosomen zitten. Maar dat is niet helemaal waar. Sommige cellen bevatten maar 23 chromosomen. Precies de helft dus van het gewone aantal. Die cellen heten geslachtscellen.

Misschien weet je dat een mens ontstaat uit twee geslachtscellen: een eicel van de moeder en een zaadcel van de vader. Vrouwen hebben eicellen die bewaard worden in hun eierstokken en mannen hebben zaadcellen die in de zaadballen worden gemaakt.

Als een eicel en een zaadcel samensmelten, vormen ze het begin van een nieuw kind. Het is daarom maar goed dat de geslachtscellen 23 chromosomen bevatten. Zo krijgt het kind er 23 van zijn vader en 23 van zijn moeder. Samen weer precies 46. Die 46 chromosomen vormen weer keurig 23 paren. Van ieder paar is een chromosoom van de moeder afkomstig en een chromosoom van de vader.

Kijk nu eens naar het laatste paar chromosomen. Het ziet er een beetje anders uit dan de andere paren.

Eigenlijk is het niet echt een paar. Het ene chromosoom is heel klein, het andere is langer. Het langere chromosoom noemen we het x-chromosoom, het kleine chromosoom noemen we het y-chromosoom. Het is zo klein dat er maar weinig eigenschappen op liggen. Maar een heel belangrijke eigenschap ligt er wel op namelijk de eigenschap dat Ivo een jongen is. Vrouwen hebben zo'n y-chromosoom niet. Die hebben twee x-chromosomen, twee van die langere dus.

 

Geslachtscellen zijn dus hetzelfde als gewone cellen, alleen hebben ze maar de helft van het aantal chromosomen. Van ieder paar hebben ze er maar een. Ivo heeft twee soorten geslachtscellen: sommige hebben het y-chromosoom gekregen, andere hebben het x-chromosoom. Als Ivo later kinderen krijgt, zullen sommigen ontstaan uit zo'n geslachtscel met een y-chromosoom (dat worden jongetjes), en anderen uit een geslachtscel met een x-chromosoom (dat worden meisjes).

Als een zaadcel en een eicel zijn versmolten, is er dus een nieuwe cel ontstaan met een nieuwe combinatie van chromosomen en daardoor een nieuwe combinatie van eigenschappen. Daarom lijkt een kind vaak een beetje op zijn vader en een beetje op zijn moeder. Die nieuwe cel begint zich razendsnel te vermenigvuldigen. Voor je het weet zijn het er duizenden, honderdduizenden, miljoenen.

Net zolang tot er een heel mens gegroeid is. Nu begrijp je waarom iedere cel van Ivo dezelfde chromosomen bevat: al die cellen zijn immers kopieën van die ene begincel. Als een eicel en een zaadcel samensmelten, vormen ze het begin van een nieuw kind.

begin pagina

Bloedcellen, spiercellen, niercellen en nog veel meer

Maar, zeg je nu verbaasd, een niercel van Ivo is toch iets heel anders dan een bloedcel. En zijn huid ziet er toch heel anders uit dan bijvoorbeeld een spier? Hoe kan dat, als a die cellen kopieën zijn van die ene begincel?

Natuurlijk heb je gelijk. Het zit zo: alle cellen van Ivo hebben dezelfde chromosomen, maar ze gedragen zich echt wel heel verschillend van elkaar. Toen Ivo nog maar een klein klompje cellen in de baarmoeder van zijn moeder was, zijn de cellen zich namelijk gaan specialiseren.

Je moet je voorstellen dat er op de chromosomen, steeds voordat er een nieuw gen begint een soort knopje zit dat of aan staat, of uit. Alle cellen in Ivo's lichaam bevatten alle erfelijke eigenschappen, maar in niercellen staan andere erfelijke eigenschappen aangeschakeld, dan in huidcellen. Daarom doet een niercel iets heel anders dan een huidcel en lijkt hij er niet eens meer op.

begin pagina

Oogkleuren, hoe zit dat dan?

Ivo heeft een zusje, Sonja. Sonja heeft blauwe ogen. De vader van Ivo en Sonja heeft ook blauwe ogen, maar hun moeder bruine.

Hoe komt het nu dat het ene kind uit een gezin bruine ogen kan hebben en het andere blauwe? Laten we eerst nog eens naar de chromosomen van Ivo kijken.

De chromosomen in de celkernen van Ivo horen twee aan twee in paren bij elkaar. Een van ieder paar Heeft Ivo van zijn vader geërfd, de andere van zijn moeder.

Een gen op een chromosoom dat hij van zijn vader erfde, bepaalt dat hij blauwe ogen zal hebben. Maar een gen dat hij erfde van zijn moeder bepaalt dat zijn oogkleur bruin zal zijn.

Welk gen wint er nu? Dat hangt er van af. In het geval van de kleur van je ogen is het over het algemeen zo dat bruin wint en blauw verliest. Bruin is dominant zeggen we en blauw is recessief. Daarom heeft Ivo dan ook bruine ogen. Maar denk er goed aan: Ivo draagt zowel do kleur blauw als do kleur bruin op zijn chromosomen met zich mee.

Maar wacht eens even, hoe kan Sonja dan blauwe ogen hebben? Ze heeft toch dezelfde ouders als Ivo? Sonja heeft van haar vader het blauwe gen geërfd.

Maar ook van haar moeder erfde ze een blauw gen!! Moeder had zelf namelijk ook twee genen voor de kleur van haar ogen. Eentje was bruin en eentje was blauw.

Daarom heeft de moeder bruine ogen. Bruin wint immers.

Maar moeders eicellen hebben maar één van die twee eigenschappen bij zich. Dus de helft van haar eicellen hebben blauw en de helft hebben bruin.

Ivo erfde het bruine gen van zijn moeder. Je kunt ook zeggen: hij is ontstaan uit een eicel die een bruin gen bij zich droeg. Sonja ontstond uit een eicel die het blauwe gen bevatte. Zij heeft dus een blauw gen van haar vader en een blauw gen van haar moeder. Het resultaat: bij Sonja valt er niets te winnen tussen bruin en blauw; Sonja heeft blauwe ogen.

Als twee personen die allebei blauwe ogen hebben samen kinderen krijgen, zullen hun kinderen altijd blauwe ogen hebben.

 

Begrijp je dat? Dat de ogen van de ouders blauw zijn, betekent namelijk dat ze twee blauwe genen met zich meedragen. Als dat niet zo was, zouden hun ogen bruin zijn geweest, want bruin wint. Aan hun kinderen kunnen ze dus ook alleen maar de eigenschap 'blauw' doorgeven en die kinderen zullen vanzelfsprekend ook weer blauwe ogen hebben.

 

In werkelijkheid is het iets ingewikkelder dan we hier nu opschrijven. Er zijn immers ook mensen met groene ogen. En er zijn mensen met donkerblauwe en andere met lichtblauwe ogen. Het is dus niet altijd zo dat je of de oogkleur van je vader, of die van je moeder krijgt. Het gaat om de nieuwe combinatie van genen in jouw cellen.

begin pagina

Mensen, dieren en planten

Ivo bestaat uit cellen en zijn erfelijke eigenschappen worden bepaald door zijn DNA. Datzelfde geldt voor zijn konijn. Ook het konijn bestaat uit cellen en zijn erfelijke eigenschappen worden bepaald door zijn DNA.

En we kunnen nog verder gaan: ook de geranium in de vensterbank bestaat uit cellen en zijn erfelijke eigenschappen liggen vast op zijn DNA. En bacteriën? Jazeker, ook bacteriën bestaan uit cellen en hun erfelijke eigenschappen liggen vast op DNA.

begin pagina

Fokken

Dat DNA zo'n belangrijke stof is, is nog niet zo lang bekend. Maar al duizenden jaren weten mensen dat bepaalde eigenschappen erfelijk zijn. Al duizenden jaren wordt van die kennis ook gebruik gemaakt. In de bijbel bijvoorbeeld staat het verhaal van Jacob: Jacob werkt bij zijn oom Laban. Hij hoedt er de schapen en de geiten. Oom Laban vraagt Jacob hoeveel loon hij wil hebben voor het hoeden van de schapen en de geiten.'Als ik vertrek', zegt Jacob, 'Wil ik alle zwarte schapen meenemen en alle gespikkelde en gevlekte geiten.' Oom Laban lacht en gaat akkoord. Zijn kudde is gigantisch. Tussen alle witte schapen loopt maar een enkel zwart dier rond. Van alle geiten zijn er maar een paar gevlekt of gespikkeld. Maar Jacob gaat fokken. Door bepaalde schapen of bepaalde geiten met elkaar te kruisen, worden er steeds meer zwarte schapen en gespikkelde en gevlekte geiten geboren. Na zesjaar, heeft hij een grote kudde bij elkaar gefokt. Tot woede van zijn oom vertrekt hij met al die dieren.

Fokken gebeurde dus al in de tijd van de bijbel. Fokken is eigenlijk niets anders dan je een beetje bemoeien met de natuur en eigenschappen op een slimme manier combineren. Ook met planten gebeurt dat: door kruisen proberen plantentelers steeds mooiere en grotere bloemen te krijgen, of steeds sappiger tomaten, of druiven die tegen kou bestand zijn. Dat klutsen van eigenschappen, van DNA dus, zoals Jacob het ook al deed, heet klassieke biotechnologie.

begin pagina

Bacterien

We spraken hiervoor al even over bacteriën. Bacteriën zijn heel kleine organismen en bestaan maar uit een cel. Misschien denk je bij bacteriën aan iets viezig en aan ziektes die ze overbrengen. Maar bacteriën kunnen ook heel nuttig zijn. We zullen dat uitleggen aan de hand van een voorbeeld. Het heeft te maken met hun DNA. Door iets te veranderen aan hun DNA kunnen bacteriën onder andere bepaalde medicijnen voor ons maken.

Daarvoor gaan we terug naar lvo. lvo heeft een vervelende ziekte: suikerziekte. Suikerziekte ontstaat als je lichaam geen of te weinig insuline maakt. Insuline is heel belangrijk voor ons. De stof zorgt er namelijk voor dat de suiker in ons bloed door de cellen kan worden opgenomen als voedingsstof. Te weinig insuline heeft tot gevolg dat er in de cel een tekort is aan suiker, terwijl in het bloed zoveel suiker zit dat het met de urine wordt verwijderd.

Ivo's lichaam maakt dus te weinig insuline. Waarom, dat weten we niet precies. Maar gelukkig is het mogelijk om hem injecties te geven met insuline die ergens anders vandaan is gehaald. Die insuline wordt meestal uit een klier van geslacht vee gehaald. Ook al komt die insuline uit een dier, toch werkt hij ook uitstekend voor Ivo.

Het is mooi dat we insuline uit geslacht vee kunnen halen, maar er zitten ook wel nadelen aan. Het kan bijvoorbeeld best zijn dat we op den duur niet meer genoeg geslacht vee zullen hebben om alle mensen met suikerziekte aan insuline te helpen. Zou het nu niet handig zijn als we op een andere manier aan insuline konden komen? Maar hoe dan?

begin pagina

DNA knippen en plakken

Ergens op ons DNA ligt het gen waarop staat hoe ons lichaam insuline moet maken. Stel, je neemt een bloeddruppel van een mens, en daaruit vis je een witte bloedcel, en uit de kern van die cel haal je het DNA.Stel dat je nu precies het gen eruit knipt waarop staat hoe de cel insuline maakt. Stel dat je dat gen nu in het DNA van een bacterie plakt. Als dat allemaal lukt, dan kan die bacterie verder ook insuline maken.

Het lijkt misschien onvoorstelbaar, maar het is gelukt! Er zijn nu dus bacteriën die insuline maken en die insuline kunnen mensen zoals lvo gebruiken. Voordat Ivo met deze insuline ingespoten kon gaan worden, moest natuurlijk eerst heel goed onderzocht worden of die insuline bij hem geen kwaad kon. Je weet maar nooit of de bacteriën echt helemaal precies dezelfde insuline maken als mensen.

We noemen deze techniek: moderne biotechnologie. Moderne biotechnologie werkt veel sneller dan klassieke biotechnologie en is ook een stuk preciezer: we bepalen heel nauwkeurig welk gen we willen gebruiken en knippen precies dat gen uit het DNA.

Het verhaal over insuline is maar een voorbeeld. Er kan nog veel meer: ook bij planten wordt tegenwoordig met DNA geknipt en geplakt. Zo kunnenwe bijvoorbeeld langer houdbare tomaten kweken en aardappels die tegen ziektes bestand zijn. Let wel: dat konden we ook zonder moderne biotechnologie. In dat geval moesten we gewoon op de ouderwetse manier planten kruisen. Maar nu gaat het veel preciezer. En er kan ook meer. Denk maar aan de bacteriën met het gen voor insuline.

Zelfs dieren worden al ingezet. In Schotland is bijvoorbeeld een schaap dat melk geeft waarin een stof zit die mensen over het algemeen ook in hun lichaam maken. Sommige mensen hebben een afwijking waardoor ze deze stof niet aanmaken (net zoals Ivo geen insuline maakt). Daardoor kunnen deze mensen ernstige problemen met hun longen krijgen. Die stof uit de melk van het schaap kan nu als medicijn worden gebruikt. En zo zijn er nog veel meer voorbeelden.

begin pagina

Tenslotte

Het is natuurlijk mooi dat we tegenwoordig bacteriën, planten en dieren beter kunnen benutten dan vroeger. Maar gaan we daarbij niet te ver? Sommige mensen vinden het maar niets dat onderzoekers op zo’n manier in de natuur ingrijpen. Ze zijn bang der er straks – expres of per ongeluk – bijvoorbeeld bacteriën gekweekt zullen worden die gevaarlijke stoffen maken. Omdat dat natuurlijk een risico is, heeft de regering bepaald dat knippen en plakken van DNA niet zomaar mag. Wie dat van plan is, moet eerst toestemming vragen en laten zien welke voorzorgsmaatregelen hij zal nemen. Het geknutsel wordt voortdurend gecontroleerd om te zien of alles nog wel veilig en volgens de afspraken gebeurt. Hopelijk heeft deze site een beetje geholpen je een indruk te geven van waar het daarbij om gaat.

begin pagina

Colofon

De papieren uitgave De Wenteltrap, Ivo en z’n DNA kwam tot stand in opdracht van de Stichting Weten.

Eindredactie: drs. Hedda van het Groenewoud, Lucien Hanssen. 

Met dank aan: drs. H.H.T. Bekenkamp, dhr. R.P.A.G. Cristofoli, dr. J. Frings, mevr. drs. E.J.M. van de Grint, drs. J. Gradener, dr. A.M. Kroon.

Tekst: drs. Sanne Terlouw. Illustraties: Willem Ritzier. Vormgeving: Evelien Doornebal, Op Stand, Den Haag. Productie en distributie: Zorn Uitgeverij B.V., Postbus 434, 2300 AK Leiden, Telefoon (071) 5149141, Fax (071) 5120278.

1996 Zorn uitgeverij bv en StichtingWeten (voorheen PubliekWetenschap

Techniek).