Biotechnologieee
0. Inleiding Biotechnologie
= Technologie gebaseerd op biologie:
• Biotechnologie = technologie gebaseerd op biologie.
• Maakt gebruik van dieren, planten, bacteriën of andere levende wezens.
• Doel: ontwikkeling van medicijnen, voedsel of nieuwe stoffen.
• Gaat van kaasproductie tot bacteriën die vaccins produceren.
• = Biologische kennis gebruiken om iets nuttig te doen.
➔ Klassieke vs Moderne biotechnologie
= Klassieke biotechnologie
• Traditionele technieken:
o Veredeling van planten en dieren (selectie op gewenste eigenschappen).
o Gebruik van micro-organismen (brood, bier, wijn, kaas).
o Gebaseerd op kruising en natuurlijke variatie.
= Moderne biotechnologie
o Rechtstreeks ingrijpen op het DNA.
o Start jaren 1970 → recombinant DNA-
technologie.
o Gerichte wijziging van genetisch
materiaal.
o Voorbeeld: gen inbrengen via plasmiden.
➔ Agrobacterium en plasmiden
= Wat?
• Bacterie die stukje DNA (plasmide) kan overbrengen in plantengenoom.
• Agrobacterium tumefaciens gebruikt Ti-plasmide.
• T-DNA wordt ingebouwd in plantencel-DNA.
= Toepassing
• Bt-gen via plasmide overbrengen naar
plant.
• Plant produceert zelf insectendodend
eiwit= tegen vraat
• Resultaat: plant resistent tegen
specifieke insecten.
! dit is een voorbeeld van recombinant DNA-technologie waarbij genetische informatie
doelgericht wordt ingebouwd in een ander organisme.
• Recombinant DNA technologie start jaren ’70 20e eeuw (moderne
biotechnologie)
, ➔ Toepassingen biotechnologie
1) Geneeskunde = rode biotechnologie
• 250 biotechnologische geneesmiddelen en vaccins.
• Inzicht in ziekten door genetisch onderzoek.
= Insuline
• Transport van glucose naar celmembranen.
• Glucose omgezet in glycogeen.
• Overtollige glucose → lichaamsvet.
• Vroeger:
o Insuline uit pancreas van varkens.
• Vandaag:
o Insuline geproduceerd door bacteriën en gisten (+ humaan gen).
o Gen voor menselijke insuline ingebouwd in micro-organismen.
o Voordeel: onbeperkte productie, minder risico op besmetting.
2) Landbouw = groene biotechnologie
• Ggo-gewassen
• Bt-katoen, Bt-maïs
• Herbicideresistentie
= Waarom?
• Opbrengst verhogen van landbouwgewassen
• Schade door insecten/ongedierte voorkomen.
• Impact op milieu verminderen.
= Bt-maïs
• Bacillus thuringiensis → kristalproteïne tegen bepaald insect.
• 2013: ± 65 miljoen ha insectenresistente ggo.
• Toxine werkt op darmwand insect & sterven af= geen vraat
• Gen ingebracht in maïs en katoen.
• Gericht tegen o.a. maïsstengelboorder.
= Herbicideresistentie (Round-up Ready)
• Glyfosaat = breedwerkend herbicide (blokkeert vorming aminozuren
o Blokkeert enzym EPSP-synthase (vorming aminozuren).
• Bacterieel EPSP-enzym gevonden dat niet geremd wordt.
• Gen ingebracht → plant overleeft glyfosaat.
= Vitamina D-gehalte
• Gepimpte tomaat maakt Vitamine D aan en kan ooit een vleesvanger worden
, 3) Industrie & voeding= witte biotechnologie
= Kaasproductie – chymosine
• Oorspronkelijk uit kalvermagen.
• Gen geïsoleerd en ingebouwd in gisten.
• GGO-gisten produceren zuiver chymosine.
= Waspoeders
• Proteasen → breken eiwitten af.
• Lipasen → breken vetten af.
• Effectief bij 40°C, dus bij hoger tempratuur beter
• Bij lage T, enzym aan toevoegen (lipasen) voor was ook proper te krijgen
• Minder water en energie nodig.
= Papierindustrie – laccase
• Laccase = oxidoreductase.
• Afbraak lignine.
• Vorming radicalen → bleken (alternatief voor chloor).
• Milieuvriendelijker proces.
1. Genetisch materiaal
= Overzicht
• DNA
o DNA-replicatie
o Eiwitsynthese
• Prokaryoten vs eukaryoten
• Expressie van genen
➔ DNA – basis
= De mens
• Gen= onzichtbare informatiedrager
o Kweek planten/dieren -> link tussen generaties (lijken op elkaar)
• Eerste idee het is een eiwit -> chromosomen
• 1944 DNA= opbouw genen
• ± 10¹⁴ cellen
• 46 chromosomen (23 paren chromosomen)
o Krijgt van moeder en vader elk een kopie=
versmelting
• DNA = erfelijk materiaal/genetisch materiaal
• Genen: coderen voor eiwitten
, = Structuur DNA (KUNNEN TEKENEN &
HERKENNEN!!)
• Dubbele helix.
• Desoxyribonucleïnezuur
• Bestaat uit nucleotiden:
o Pentosesuiker (desoxyribose)
▪ 5C ring en 0 in -> ribose
o Fosfaatgroep (5C)
o Base (1C)
• Purines: A & G (groot)
• Pyrimidines: T & C & U (RNA) (klein)
• Complementaire baseparing:
o A=T
o C≡G
• Binding via waterstofbruggen.
• Strengen antiparallel (5’ → 3’ en 3’ → 5’)
o Toevoegen deoxyribonucleotide trifosfaat
▪ Fosfaatgroep via 5’ suikergroep
▪ 3 fosfaatgroepen waarvan 2 (pyrofosfaat) verwijderd -> bind met 3’
van de suikergroep DNA-streng
• Aangroei altijd 5’ → 3’
o Aangroei aan 3’
o OPGELET: Template wordt afgelezen 3’ → 5’.
• DNA = wenteltrapmodel
o Basenparen als sporten en zijkanten fosfaatgroepen
• 2 C= H (DNA)/ 2e C= OH (RNA)
e
• Basen aan de binnenzijde
o Gevolg basen dicht tegen elkaar= paarvorming vereist -> complementaire
baseparen DUS altijd grote en kleine combineren
0. Inleiding Biotechnologie
= Technologie gebaseerd op biologie:
• Biotechnologie = technologie gebaseerd op biologie.
• Maakt gebruik van dieren, planten, bacteriën of andere levende wezens.
• Doel: ontwikkeling van medicijnen, voedsel of nieuwe stoffen.
• Gaat van kaasproductie tot bacteriën die vaccins produceren.
• = Biologische kennis gebruiken om iets nuttig te doen.
➔ Klassieke vs Moderne biotechnologie
= Klassieke biotechnologie
• Traditionele technieken:
o Veredeling van planten en dieren (selectie op gewenste eigenschappen).
o Gebruik van micro-organismen (brood, bier, wijn, kaas).
o Gebaseerd op kruising en natuurlijke variatie.
= Moderne biotechnologie
o Rechtstreeks ingrijpen op het DNA.
o Start jaren 1970 → recombinant DNA-
technologie.
o Gerichte wijziging van genetisch
materiaal.
o Voorbeeld: gen inbrengen via plasmiden.
➔ Agrobacterium en plasmiden
= Wat?
• Bacterie die stukje DNA (plasmide) kan overbrengen in plantengenoom.
• Agrobacterium tumefaciens gebruikt Ti-plasmide.
• T-DNA wordt ingebouwd in plantencel-DNA.
= Toepassing
• Bt-gen via plasmide overbrengen naar
plant.
• Plant produceert zelf insectendodend
eiwit= tegen vraat
• Resultaat: plant resistent tegen
specifieke insecten.
! dit is een voorbeeld van recombinant DNA-technologie waarbij genetische informatie
doelgericht wordt ingebouwd in een ander organisme.
• Recombinant DNA technologie start jaren ’70 20e eeuw (moderne
biotechnologie)
, ➔ Toepassingen biotechnologie
1) Geneeskunde = rode biotechnologie
• 250 biotechnologische geneesmiddelen en vaccins.
• Inzicht in ziekten door genetisch onderzoek.
= Insuline
• Transport van glucose naar celmembranen.
• Glucose omgezet in glycogeen.
• Overtollige glucose → lichaamsvet.
• Vroeger:
o Insuline uit pancreas van varkens.
• Vandaag:
o Insuline geproduceerd door bacteriën en gisten (+ humaan gen).
o Gen voor menselijke insuline ingebouwd in micro-organismen.
o Voordeel: onbeperkte productie, minder risico op besmetting.
2) Landbouw = groene biotechnologie
• Ggo-gewassen
• Bt-katoen, Bt-maïs
• Herbicideresistentie
= Waarom?
• Opbrengst verhogen van landbouwgewassen
• Schade door insecten/ongedierte voorkomen.
• Impact op milieu verminderen.
= Bt-maïs
• Bacillus thuringiensis → kristalproteïne tegen bepaald insect.
• 2013: ± 65 miljoen ha insectenresistente ggo.
• Toxine werkt op darmwand insect & sterven af= geen vraat
• Gen ingebracht in maïs en katoen.
• Gericht tegen o.a. maïsstengelboorder.
= Herbicideresistentie (Round-up Ready)
• Glyfosaat = breedwerkend herbicide (blokkeert vorming aminozuren
o Blokkeert enzym EPSP-synthase (vorming aminozuren).
• Bacterieel EPSP-enzym gevonden dat niet geremd wordt.
• Gen ingebracht → plant overleeft glyfosaat.
= Vitamina D-gehalte
• Gepimpte tomaat maakt Vitamine D aan en kan ooit een vleesvanger worden
, 3) Industrie & voeding= witte biotechnologie
= Kaasproductie – chymosine
• Oorspronkelijk uit kalvermagen.
• Gen geïsoleerd en ingebouwd in gisten.
• GGO-gisten produceren zuiver chymosine.
= Waspoeders
• Proteasen → breken eiwitten af.
• Lipasen → breken vetten af.
• Effectief bij 40°C, dus bij hoger tempratuur beter
• Bij lage T, enzym aan toevoegen (lipasen) voor was ook proper te krijgen
• Minder water en energie nodig.
= Papierindustrie – laccase
• Laccase = oxidoreductase.
• Afbraak lignine.
• Vorming radicalen → bleken (alternatief voor chloor).
• Milieuvriendelijker proces.
1. Genetisch materiaal
= Overzicht
• DNA
o DNA-replicatie
o Eiwitsynthese
• Prokaryoten vs eukaryoten
• Expressie van genen
➔ DNA – basis
= De mens
• Gen= onzichtbare informatiedrager
o Kweek planten/dieren -> link tussen generaties (lijken op elkaar)
• Eerste idee het is een eiwit -> chromosomen
• 1944 DNA= opbouw genen
• ± 10¹⁴ cellen
• 46 chromosomen (23 paren chromosomen)
o Krijgt van moeder en vader elk een kopie=
versmelting
• DNA = erfelijk materiaal/genetisch materiaal
• Genen: coderen voor eiwitten
, = Structuur DNA (KUNNEN TEKENEN &
HERKENNEN!!)
• Dubbele helix.
• Desoxyribonucleïnezuur
• Bestaat uit nucleotiden:
o Pentosesuiker (desoxyribose)
▪ 5C ring en 0 in -> ribose
o Fosfaatgroep (5C)
o Base (1C)
• Purines: A & G (groot)
• Pyrimidines: T & C & U (RNA) (klein)
• Complementaire baseparing:
o A=T
o C≡G
• Binding via waterstofbruggen.
• Strengen antiparallel (5’ → 3’ en 3’ → 5’)
o Toevoegen deoxyribonucleotide trifosfaat
▪ Fosfaatgroep via 5’ suikergroep
▪ 3 fosfaatgroepen waarvan 2 (pyrofosfaat) verwijderd -> bind met 3’
van de suikergroep DNA-streng
• Aangroei altijd 5’ → 3’
o Aangroei aan 3’
o OPGELET: Template wordt afgelezen 3’ → 5’.
• DNA = wenteltrapmodel
o Basenparen als sporten en zijkanten fosfaatgroepen
• 2 C= H (DNA)/ 2e C= OH (RNA)
e
• Basen aan de binnenzijde
o Gevolg basen dicht tegen elkaar= paarvorming vereist -> complementaire
baseparen DUS altijd grote en kleine combineren
