Biotechnologie
Replicatie & transcriptie
➢ Technologie gebaseerd op biologie
➢ Biotechnologie maakt gebruik van dieren - planten - bacteriën of andere levende wezens
voor de ontwikkeling van medicijnen - voedsel of nieuwe stoffen
Klassieke biotechnologie Moderne biotechnologie
➢ Traditionele technieken ➢ Rechtstreeks ingrijpen DNA
➢ Veredeling planten dieren
Moderne biotechnologie
= Recombinant DNA technologie start jaren “70 - 20ste eeuw
➢ Wat ?
● Bacterie die stukje DNA (plasmide) kon overbrengen in plantengenoom
Biotechnologie
➢ Toepassingen ?
● Geneeskunde = rode biotechnologie
● > 250 biotechnologische geneesmiddelen & vaccins
● Inzicht in ziekten
1
, ➢ Toepassingen
● Insuline
- Transport glucose naar celmembranen
- Glucose omgezet in glycogeen
- Resterende overtollige glucose - omgezet in lichaamsvet
● Vandaag Insuline = geproduceerd door bacteriën & gisten (+ humaan)
● Landbouw = groene biotechnologie
● Ggo - gewassen
- Waarom ?
- Opbrengst van landbouwgewassen te verhogen
- Schade door insecten & ongedierte te voorkomen
- Impact van de landbouw op het milieu te verminderen
● Bt - katoen of bt - maïs
- Bt - maïs = Bacillus Thuringiensis -> kristal proteïne specifieke tegen bepaald
insect
- Toxine (eiwit) geproduceerd door een bacterie die inwerkt op de afbraak van
de darm (varieert naargelang orde insect)
- Gen voor de aanmaak toxine ingebracht is vooral Maïs & katoen
- Gericht tegen maisstengelboorder (Ostrinia nubilalis) en katoendaguil
(Helicoverpa armigera)
-Glyfosaat is een breedwerkend herbicide (blokkeert vorming bepaald AZ)
inhibeert enzym EPSP synthase
- In bacterie een EPSP-enzym gevonden die niet geïnhibeerd werd door
glyfosaat & dus de vorming van AZ mogelijk maakt
● Herbicide resistentie
● Witte biotechnologie = industrie
● Kaasproductie => chymosine
● Waspoeders (proteasen - lipasen - …)
● Papier - Laccase
- Laccase is een oxidoreductase belangrijk in vorming / afbraak van lignine
- Vorming radicalen -> bleken (vgl H2O2)
Genetisch materiaal - inhoud
Hoe en wat ?
➢ Mens al lang duidelijk
● Kweek planten dieren -> link tussen generaties
➢ Onzichtbare informatiedrager = gen
➢ Gen moet opgebouwd zijn uit moleculen (1ste idee eiwit) -> chromosomen
➢ 1944 DNA = opbouw genen (pas begin 1950 algemeen aanvaard)
2
,DNA => DesoxyriboNucleïnicAcid
➢ De mens
➢ Cellen ~ 1014
➢ Chromosomen
● 46 chro
● 23 paar chr
➢ DNA: erfelijk materiaal
● Genen: coderen voor eiwitten
Elementen DNA
➢ Pentose Suiker (= 5 C-atomen)
➢ 5-ring met O in -> ribose
➢ Op 2e C-atoom een H
● Voorvoegsel (desoxy) -> desoxyriboNA
● Bij RNA niet het geval (OH-groep) -> riboNa
➢ Fosfaatgroep op 5e koolstof suiker (5’)
➢ (nucleo) Basen op 1ste koolstof suiker
● 2 soorten purine (groot A & G) & pyrimidine (klein T & C)
➢ Helix (logisch bij herhalende eenheden bij polymeren)
● Speciaal dubbele helix
● Basen aan de binnenzijde
- Gevolg basen dicht tegen elkaar = paarvorming vereist (complementaire
baseparen)
➢ Binding tussen een purine & een pyrimidine is een waterstofbinding
Aangroei DNA - streng 5’ -> 3’
➢ Toevoegen deoxyribonucleotide trifosfaat
● Fosfaatgroep via 5’ suikergroep
● 3 fosfaatgroepen waarvan 2 (pyrofosfaat) verwijderd -> bind met 3’ van de
suikergroep DNA - streng
➢ Gevolg DNA aangroei altijd van 5’ naar 3’ (= aangroei aan 3’)
➢ DNA = wenteltrap met de basenparen als sporten - zijkanten fosfaat suikergroep
3
, ➢ Verschil eukaryoten vs prokaryoten
● Replicatie gebeurt in nucleus - 1 replicatie bubbel - 2 replicatievorken - 1 replicon
● Replicatie gebeurt in cytoplasma - meerdere replicatie bubbels - replicatievorken
DNA replicatie
➢ DNA heeft 2 functies
● (Zelf) Replicatie = behoudt van info (archief)
● Eiwitsynthese (transcriptie van DNA) = aflezen info voor gebruik
➢ Replicatie van DNA = verdubbeling van DNA
➢ Om te verdelen over de dochtercellen
➢ Voorbereiding replicatie DNA
1. Replicatie Startpunt = origin / ori
2. Verbreken dubbele helix = denaturatie -> enzym helicase -> relicatiebel
3. Stabilisatie door enkelstrengs bindingsproteïnen
4. Topoisomerase: relaxatie DNA
Openen van de DNA - streng
➢ Waar
● Origin of replication = ARS element (autonomously replicating sequence)
● Autonomously betekenis ? => zelfstandig - zonder hulp
● Deze ARS bestaat uit 3 domeinen -> A - B & C
- A = herkenning origin of replication complex (= start van proces)
- B = ontwinden
- C = DNA-eiwit interactie
➢ Eigenlijke replicatie DNA
1. Eigenlijke replicatie: DNA polymerase III (invoegen nucleotiden - proofreading)
2. Aanvang vereist reeds een P-suikergroep om te binden aan 3’
3. Oplossing andere enzym maakt stukje RNA (= primer) DNA primase
4. DNA-polymerase kan starten met verlengen primer
4
Replicatie & transcriptie
➢ Technologie gebaseerd op biologie
➢ Biotechnologie maakt gebruik van dieren - planten - bacteriën of andere levende wezens
voor de ontwikkeling van medicijnen - voedsel of nieuwe stoffen
Klassieke biotechnologie Moderne biotechnologie
➢ Traditionele technieken ➢ Rechtstreeks ingrijpen DNA
➢ Veredeling planten dieren
Moderne biotechnologie
= Recombinant DNA technologie start jaren “70 - 20ste eeuw
➢ Wat ?
● Bacterie die stukje DNA (plasmide) kon overbrengen in plantengenoom
Biotechnologie
➢ Toepassingen ?
● Geneeskunde = rode biotechnologie
● > 250 biotechnologische geneesmiddelen & vaccins
● Inzicht in ziekten
1
, ➢ Toepassingen
● Insuline
- Transport glucose naar celmembranen
- Glucose omgezet in glycogeen
- Resterende overtollige glucose - omgezet in lichaamsvet
● Vandaag Insuline = geproduceerd door bacteriën & gisten (+ humaan)
● Landbouw = groene biotechnologie
● Ggo - gewassen
- Waarom ?
- Opbrengst van landbouwgewassen te verhogen
- Schade door insecten & ongedierte te voorkomen
- Impact van de landbouw op het milieu te verminderen
● Bt - katoen of bt - maïs
- Bt - maïs = Bacillus Thuringiensis -> kristal proteïne specifieke tegen bepaald
insect
- Toxine (eiwit) geproduceerd door een bacterie die inwerkt op de afbraak van
de darm (varieert naargelang orde insect)
- Gen voor de aanmaak toxine ingebracht is vooral Maïs & katoen
- Gericht tegen maisstengelboorder (Ostrinia nubilalis) en katoendaguil
(Helicoverpa armigera)
-Glyfosaat is een breedwerkend herbicide (blokkeert vorming bepaald AZ)
inhibeert enzym EPSP synthase
- In bacterie een EPSP-enzym gevonden die niet geïnhibeerd werd door
glyfosaat & dus de vorming van AZ mogelijk maakt
● Herbicide resistentie
● Witte biotechnologie = industrie
● Kaasproductie => chymosine
● Waspoeders (proteasen - lipasen - …)
● Papier - Laccase
- Laccase is een oxidoreductase belangrijk in vorming / afbraak van lignine
- Vorming radicalen -> bleken (vgl H2O2)
Genetisch materiaal - inhoud
Hoe en wat ?
➢ Mens al lang duidelijk
● Kweek planten dieren -> link tussen generaties
➢ Onzichtbare informatiedrager = gen
➢ Gen moet opgebouwd zijn uit moleculen (1ste idee eiwit) -> chromosomen
➢ 1944 DNA = opbouw genen (pas begin 1950 algemeen aanvaard)
2
,DNA => DesoxyriboNucleïnicAcid
➢ De mens
➢ Cellen ~ 1014
➢ Chromosomen
● 46 chro
● 23 paar chr
➢ DNA: erfelijk materiaal
● Genen: coderen voor eiwitten
Elementen DNA
➢ Pentose Suiker (= 5 C-atomen)
➢ 5-ring met O in -> ribose
➢ Op 2e C-atoom een H
● Voorvoegsel (desoxy) -> desoxyriboNA
● Bij RNA niet het geval (OH-groep) -> riboNa
➢ Fosfaatgroep op 5e koolstof suiker (5’)
➢ (nucleo) Basen op 1ste koolstof suiker
● 2 soorten purine (groot A & G) & pyrimidine (klein T & C)
➢ Helix (logisch bij herhalende eenheden bij polymeren)
● Speciaal dubbele helix
● Basen aan de binnenzijde
- Gevolg basen dicht tegen elkaar = paarvorming vereist (complementaire
baseparen)
➢ Binding tussen een purine & een pyrimidine is een waterstofbinding
Aangroei DNA - streng 5’ -> 3’
➢ Toevoegen deoxyribonucleotide trifosfaat
● Fosfaatgroep via 5’ suikergroep
● 3 fosfaatgroepen waarvan 2 (pyrofosfaat) verwijderd -> bind met 3’ van de
suikergroep DNA - streng
➢ Gevolg DNA aangroei altijd van 5’ naar 3’ (= aangroei aan 3’)
➢ DNA = wenteltrap met de basenparen als sporten - zijkanten fosfaat suikergroep
3
, ➢ Verschil eukaryoten vs prokaryoten
● Replicatie gebeurt in nucleus - 1 replicatie bubbel - 2 replicatievorken - 1 replicon
● Replicatie gebeurt in cytoplasma - meerdere replicatie bubbels - replicatievorken
DNA replicatie
➢ DNA heeft 2 functies
● (Zelf) Replicatie = behoudt van info (archief)
● Eiwitsynthese (transcriptie van DNA) = aflezen info voor gebruik
➢ Replicatie van DNA = verdubbeling van DNA
➢ Om te verdelen over de dochtercellen
➢ Voorbereiding replicatie DNA
1. Replicatie Startpunt = origin / ori
2. Verbreken dubbele helix = denaturatie -> enzym helicase -> relicatiebel
3. Stabilisatie door enkelstrengs bindingsproteïnen
4. Topoisomerase: relaxatie DNA
Openen van de DNA - streng
➢ Waar
● Origin of replication = ARS element (autonomously replicating sequence)
● Autonomously betekenis ? => zelfstandig - zonder hulp
● Deze ARS bestaat uit 3 domeinen -> A - B & C
- A = herkenning origin of replication complex (= start van proces)
- B = ontwinden
- C = DNA-eiwit interactie
➢ Eigenlijke replicatie DNA
1. Eigenlijke replicatie: DNA polymerase III (invoegen nucleotiden - proofreading)
2. Aanvang vereist reeds een P-suikergroep om te binden aan 3’
3. Oplossing andere enzym maakt stukje RNA (= primer) DNA primase
4. DNA-polymerase kan starten met verlengen primer
4
