Cellulaire en moleculaire biotechnologie
1. Inleiding
1.1. Inleiding
o Term biotechnologie
˃ Bio ~ leven
˃ Technologie ~ menselijke tussenkomst
o Definitie biotechnologie = gebruik v. onderdelen v. organismen om producten te maken of verbeteren
˃ Optimaliseren v. gewassen/organismen
o 2 soorten → klassieke & moderne biotech
˃ Klassieke biotech
⬧ Traditionele technieken → kweken v. dieren & planten
⬧ Gebruik bacteriën, gisten & schimmels → brood, bier, wijn & kaas
˃ Moderne biotech
⬧ Rechtstreeks ingrijpen op DNA → eigenschappen aanpassen v. bacteriën, planten & dieren
o 4 generaties
˃ 1e generatie = klassieke biotech
⬧ Traditionele technieken
˃ 2 generatie = industriële biotech
e
⬧ Klassieke biotech op grote schaal
⬧ Fermentoren → toevoegen v. bacteriën/m.o. vr chemische omzetting = bioreactor
⬧ Combo v. CH, FY, WI & BIO
⬧ Bv. Vaccins, AB, biobrandstoffen…
˃ 3e generatie = geneticaengineering (1950-2003)
⬧ DNA kan gericht Δ w → optimalisatie v. eigenschappen
⬧ Bv. zoetstoffen, menselijk insuline, enzymen in waspoeder…
⬧ Klassieke veredeling
× Beste selecteren -> kruisen -> beste selecteren -> kruisen-> …
× Bv. wilt een witte kip m/e zwart hoofd → beste selecteren tot gewenst resultaat
⬧ Moderne → gentechnologie
× Eigenschappen knippen & plakken
, ⬧ Genoverdracht → recombinatie v. eiwitten
× Gebaseerd op natuurlijke processen
× Verticale gentransfer = v. generatie op generatie
× Horizontale gentransfer = in 1-dezelfde generatie → bij bacteriën nl; rolling circle
⬧ Genoverdracht via bacterieel DNA → Transformatie
× = v. bacterie nr plant → Bodembacterie Agrobacterium tumefaciens
× Gebruik v/e bacterie
* Circulair, 1 chromosoom DNA
* Plasmide = klein & makkelijk in gen → Ti-plasmide
× Zelf doen → conjugatie (= enkel in natuur)
× Agrobacterium tumefaciens → Kan Ti-plasmide hebben
* Aanwezig → planten infecteren via wonden → tumorvorming dr Ti-plasmide
* DNA overbrengen nr plant → Lokaal cellen aanpassen
⬧ Genoverdracht via viraal DNA → Transductie
× = v. virus nr bacterie
× Virus – DNA -> bacterie (bacteriofaag= klein virus dat specifieke bacterie infecteert)
× Retrovirus --> mens/dier (retrovirus= aanpassen v. DNA in chromosoom)
⬧ Toepassingen
× Productie v. waardevolle eiwitten
× Gentherapie
× Transgene dieren & planten
˃ 4e generatie = 3e generatie mr op grotere schaal
⬧ Wereld verbeteren → oplossen v. wereldproblemen
⬧ Bv. vaccin, groene prd’n…
,1.2. Verschillende soorten biotechnologie
o Rode biotech
˃ Toepassingsdomein = Geneeskunde, immunologie
˃ Voorbeelden
⬧ Ontrafelen v. biologische processen
⬧ Ontwikkelen v. geneesmiddelen & vaccins
⬧ Gentherapie
⬧ Testen vr opsporen v. ziektes
⬧ Zwangerschapstest → gebruik v. antilichamen
⬧ Recombinante GM/eiwitten → insuline productie in bacteriën/gisten
× Diabetes (type 1)
× In jaren 1800: dodelijke ziekte
× Voor jaren 1980: insuline uit varkens en koeien
* Biologisch actief in mensen
* AZ sequentie niet identiek aan mens
* # patiënten: AL tegen insuline → bijwerkingen
× In 1982: aanmaak insuline m.b.v. biotechnologie
* Recombinant DNA techniek
* Samenstelling gelijk aan natuurlijk product
* Geen bijwerkingen
× = humane eiwitten geproduceerd dr m.o.
× Menselijk gen vr insuline recombineren m. DNA v. bacterie
* bacterie E.coli produceert insuline
× restrictie enzym → knipt op bep. plaats
× dragers nodig vr overgang
* m.b.v. plasmide → rond plasmide knippen m. zelfde enzym → erin ligeren
o Groene biotech
˃ Agrarische & levensmiddelen
˃ Nieuwe eigenschappen in plant brengen → hogere opbrengst, betere voedingseig., resistent <-> ziekten
˃ Planten die insecticide aanmaken
⬧ Bt-toxinen produceren → Bacillus thuringiensis
⬧ Insecten afweren
⬧ Bv. Bt-maïs, -aardappelen, -katoen
˃ Herbicide resistente planten bv. RRS (sojazaden)
˃ Planten minder ziekte gevoelig
⬧ Bv: Rainbow papaya in Hawaï
˃ Planten extra vitaminen leveren
⬧ BV. Golden rice: verhoogd VitA gehalte (β-caroteen)
˃ 2 manieren
⬧ Klassieke veredeling → selecteren & kruisen
⬧ Moderne veredeling → knippen & plakken
o Witte biotech
˃ Industrie
⬧ Gebruik v. m.o. in industriële productie v. chemische stoffen & bio-energie
⬧ Bacteriën, schimmels of gisteren produceren kleurstoffen, zoetstoffen, enzymen, vitaminen…
⬧ 2e & 3e generatie gecombineerd
⬧ Fermentatieprocessen
⬧ Ezymatische processen/biokatalyse → CH. Reactie versnellen
⬧ Hernieuwbare grondstoffen & bioraffinaderijen → bioethanol, bioethaan…
⬧ Bv. waspoeder & textiel, vitaminen, biokleurstoffen…
˃ Milieu
⬧ Gebruik v. afvalstoffen/hernieuwbare grondstoffen → vr Energie/prd’n
⬧ Analyseren, conserveren/saneren v. milieu
, o Blauwe biotech
˃ Mariene biotech
˃ Mariene organismen → groenwieren, diatomeeën
˃ Productie v. bio-energie, farmaceutische prd’n, cosmetica, biomaterialen…
1. Inleiding
1.1. Inleiding
o Term biotechnologie
˃ Bio ~ leven
˃ Technologie ~ menselijke tussenkomst
o Definitie biotechnologie = gebruik v. onderdelen v. organismen om producten te maken of verbeteren
˃ Optimaliseren v. gewassen/organismen
o 2 soorten → klassieke & moderne biotech
˃ Klassieke biotech
⬧ Traditionele technieken → kweken v. dieren & planten
⬧ Gebruik bacteriën, gisten & schimmels → brood, bier, wijn & kaas
˃ Moderne biotech
⬧ Rechtstreeks ingrijpen op DNA → eigenschappen aanpassen v. bacteriën, planten & dieren
o 4 generaties
˃ 1e generatie = klassieke biotech
⬧ Traditionele technieken
˃ 2 generatie = industriële biotech
e
⬧ Klassieke biotech op grote schaal
⬧ Fermentoren → toevoegen v. bacteriën/m.o. vr chemische omzetting = bioreactor
⬧ Combo v. CH, FY, WI & BIO
⬧ Bv. Vaccins, AB, biobrandstoffen…
˃ 3e generatie = geneticaengineering (1950-2003)
⬧ DNA kan gericht Δ w → optimalisatie v. eigenschappen
⬧ Bv. zoetstoffen, menselijk insuline, enzymen in waspoeder…
⬧ Klassieke veredeling
× Beste selecteren -> kruisen -> beste selecteren -> kruisen-> …
× Bv. wilt een witte kip m/e zwart hoofd → beste selecteren tot gewenst resultaat
⬧ Moderne → gentechnologie
× Eigenschappen knippen & plakken
, ⬧ Genoverdracht → recombinatie v. eiwitten
× Gebaseerd op natuurlijke processen
× Verticale gentransfer = v. generatie op generatie
× Horizontale gentransfer = in 1-dezelfde generatie → bij bacteriën nl; rolling circle
⬧ Genoverdracht via bacterieel DNA → Transformatie
× = v. bacterie nr plant → Bodembacterie Agrobacterium tumefaciens
× Gebruik v/e bacterie
* Circulair, 1 chromosoom DNA
* Plasmide = klein & makkelijk in gen → Ti-plasmide
× Zelf doen → conjugatie (= enkel in natuur)
× Agrobacterium tumefaciens → Kan Ti-plasmide hebben
* Aanwezig → planten infecteren via wonden → tumorvorming dr Ti-plasmide
* DNA overbrengen nr plant → Lokaal cellen aanpassen
⬧ Genoverdracht via viraal DNA → Transductie
× = v. virus nr bacterie
× Virus – DNA -> bacterie (bacteriofaag= klein virus dat specifieke bacterie infecteert)
× Retrovirus --> mens/dier (retrovirus= aanpassen v. DNA in chromosoom)
⬧ Toepassingen
× Productie v. waardevolle eiwitten
× Gentherapie
× Transgene dieren & planten
˃ 4e generatie = 3e generatie mr op grotere schaal
⬧ Wereld verbeteren → oplossen v. wereldproblemen
⬧ Bv. vaccin, groene prd’n…
,1.2. Verschillende soorten biotechnologie
o Rode biotech
˃ Toepassingsdomein = Geneeskunde, immunologie
˃ Voorbeelden
⬧ Ontrafelen v. biologische processen
⬧ Ontwikkelen v. geneesmiddelen & vaccins
⬧ Gentherapie
⬧ Testen vr opsporen v. ziektes
⬧ Zwangerschapstest → gebruik v. antilichamen
⬧ Recombinante GM/eiwitten → insuline productie in bacteriën/gisten
× Diabetes (type 1)
× In jaren 1800: dodelijke ziekte
× Voor jaren 1980: insuline uit varkens en koeien
* Biologisch actief in mensen
* AZ sequentie niet identiek aan mens
* # patiënten: AL tegen insuline → bijwerkingen
× In 1982: aanmaak insuline m.b.v. biotechnologie
* Recombinant DNA techniek
* Samenstelling gelijk aan natuurlijk product
* Geen bijwerkingen
× = humane eiwitten geproduceerd dr m.o.
× Menselijk gen vr insuline recombineren m. DNA v. bacterie
* bacterie E.coli produceert insuline
× restrictie enzym → knipt op bep. plaats
× dragers nodig vr overgang
* m.b.v. plasmide → rond plasmide knippen m. zelfde enzym → erin ligeren
o Groene biotech
˃ Agrarische & levensmiddelen
˃ Nieuwe eigenschappen in plant brengen → hogere opbrengst, betere voedingseig., resistent <-> ziekten
˃ Planten die insecticide aanmaken
⬧ Bt-toxinen produceren → Bacillus thuringiensis
⬧ Insecten afweren
⬧ Bv. Bt-maïs, -aardappelen, -katoen
˃ Herbicide resistente planten bv. RRS (sojazaden)
˃ Planten minder ziekte gevoelig
⬧ Bv: Rainbow papaya in Hawaï
˃ Planten extra vitaminen leveren
⬧ BV. Golden rice: verhoogd VitA gehalte (β-caroteen)
˃ 2 manieren
⬧ Klassieke veredeling → selecteren & kruisen
⬧ Moderne veredeling → knippen & plakken
o Witte biotech
˃ Industrie
⬧ Gebruik v. m.o. in industriële productie v. chemische stoffen & bio-energie
⬧ Bacteriën, schimmels of gisteren produceren kleurstoffen, zoetstoffen, enzymen, vitaminen…
⬧ 2e & 3e generatie gecombineerd
⬧ Fermentatieprocessen
⬧ Ezymatische processen/biokatalyse → CH. Reactie versnellen
⬧ Hernieuwbare grondstoffen & bioraffinaderijen → bioethanol, bioethaan…
⬧ Bv. waspoeder & textiel, vitaminen, biokleurstoffen…
˃ Milieu
⬧ Gebruik v. afvalstoffen/hernieuwbare grondstoffen → vr Energie/prd’n
⬧ Analyseren, conserveren/saneren v. milieu
, o Blauwe biotech
˃ Mariene biotech
˃ Mariene organismen → groenwieren, diatomeeën
˃ Productie v. bio-energie, farmaceutische prd’n, cosmetica, biomaterialen…
