Biotechnologie samenvatting
Inhoudsopgave
Les 1: Introductie in de biotechnologie 2
Les 2: Isolatie en mutatie van een ‘gene of interest’ 8
Les 3: Expressie door bacteriën 17
Les 4: Expressie door schimmels 32
Les 5: Expressie met behulp van het baculovirus 38
Les 6: Expressie door animale cellen 43
Les 7: Expressie door transgene planten 59
Les 8: Genetisch gemodificeerde dieren 64
Les 9: Gentherapie 71
Les 10: Proceskunde voor de biotechnologie 81
Les 11: Ethiek en maatschappelijke perceptie van biotechnologie 86
1
,Les 1
Benoemen van de belangrijkste deelgebieden in moderne biotechnologie
Biotechnologie is toegepaste biologie met de nadruk op de productie van recombinante
eiwitten. Biotechnologie wordt al eeuwenlang toegepast in de voedingsindustrie, bijvoorbeeld
door het gebruik van schimmels, bacteriën en gisten om producten zoals kaas, alcohol en
melkzuren te maken. Enzymen worden ook gebruikt in producten zoals wasmiddelen en
tandpasta.
Klassieke en moderne biotechnologie
Klassieke biotechnologie: traditionele methoden zoals dierfokkerij en fermentatie
Moderne biotechnologie: maakt gebruik van recombinant-DNA-technologie
Domeinen van Biotechnologie
• Rood: Gericht op geneesmiddelen en therapieën, zoals het ontwikkelen van nieuwe
medicijnen, vaccins, en methodes om ziekten op te sporen.
• Groen: Toegepast in de landbouw voor gewasbescherming en het verbeteren van
voedselkwaliteit.
• Blauw: Marine biotechnologie.
• Witte domein: Industriële biotechnologie, bijvoorbeeld voor enzymatische
toepassingen in consumentenproducten.
Wat wordt er verstaan onder expressiesystemen en wat zijn de belangrijkste componenten
Een expressiesysteem is een combinatie van een gastheercel en een expressievector. Samen
worden ze gebruikt om heterologe eiwitten te produceren. Heterogene eiwitten zijn eiwitten
die geproduceerd worden in een andere cel dan waar het oorspronkelijke gen vandaan komt.
Belangrijkste Componenten van een Expressiesysteem
• Expressiegastheer: cel waarin het eiwit
geproduceerd wordt (bacteriën, gisten,
zoogdiercellen).
• Expressievector: genetisch materiaal (plasmide,
virus) dat het vreemde gen (GOI: gene of interest)
transporteert naar de gastheercel.
• Technieken voor DNA-overdracht: processen zoals
transfectie, transformatie, infectie en transductie
zorgen ervoor dat het DNA in de gastheercel
terechtkomt.
Verschillende Expressievectors
• Plasmiden: gebruikelijk in bacteriën, gisten en als
shuttle tussen verschillende celtypen.
• Virussen: retrovirussen en baculovirussen die automatisch DNA overbrengen.
• YAC: Yeast Artificial Chromosome, een kunstmatig chromosoom voor grotere genen.
2
,Verschillende Gastheercellen
• Prokaryoten: bacteriën zoals E. coli (geen post-translationele modificaties, PTM).
• Eukaryoten: gisten, schimmels (weinig PTM), insectencellen (afwijkende PTM),
zoogdiercellen (correcte PTM).
• Complete organismen: planten (afwijkende PTM) en dieren (correcte PTM).
Technieken voor DNA Transfer
• Transfectie: Tijdelijke opname van vreemd DNA in dierlijke cellen.
• Transformatie: blijvende integratie van vreemd DNA in het genoom van prokaryoten en
eukaryoten.
• Infectie: gebruik van virale vectoren om DNA over te brengen.
• Transductie: DNA-overdracht tussen prokaryoten via een faag.
Diverse voorbeelden geven van recombinante eiwitten en toepassingen
Er zijn verschillende categorieën van therapeutische eiwitten:
• Virale kapseleiwitten
• Enzymen
• Antilichamen
• Stollingsfactoren
• Hormonen en groeifactoren
• Immuunregulatie.
Voorbeelden van therapeutische recombinante eiwitten
• Insuline: geproduceerd via recombinante technologie voor de behandeling van
diabetes.
• Interleukines: belangrijke eiwitten voor immuunregulatie (immuuntherapie)
• Stollingsfactoren: behandeling van hemofilie om de bloedstolling te verbeteren.
• Antilichamen en Vaccins: recombinant eiwitten bij immunotherapie en
vaccinontwikkeling.
Virale Gentherapie Voorbeelden
Lipoproteine lipase (LPL)
Patiënten met een mutatie in het LPL-gen hebben extreem vet bloedplasma. Gentherapie met
recombinant LPL helpt om het vet in het plasma af te breken.
Ziekte van Pompe:
Een tekort aan α-glucosidase veroorzaakt glycogeenopstapeling in spieren. Behandeling met
recombinant α-glucosidase (myozyme) helpt dit te verhelpen.
Groene Biotechnologie
Groene biotechnologie richt zich op het verbeteren van landbouwgewassen door genetische
modificatie. Voorbeelden zijn gewassen die resistent zijn tegen schimmels en insecten, beter
bestand zijn tegen droogte en extreme temperaturen, of een hogere opbrengst en betere
kwaliteit leveren. Daarnaast zijn er specifieke toepassingen zoals glutenvrij graan en rijst
verrijkt met vitamine A, wat kan helpen bij het voorkomen van ziekten.
3
, Witte Biotechnologie
Witte biotechnologie wordt toegepast in
industriële en huishoudelijke producten,
waarbij enzymen zoals proteasen en lipasen
worden gebruikt in wasmiddelen en
schoonmaakmiddelen. Daarnaast worden
biologische grondstoffen gebruikt voor de
productie van afbreekbare plastics
(bioplastics). Biotechnologische processen
worden ook toegepast voor de biologische
afbraak van vezels in de papier- en
textielindustrie.
Blauwe en Grijze Biotechnologie
Blauwe en grijze biotechnologie worden gebruikt voor milieubeheer en waterzuivering. Algen
en andere marine organismen worden ingezet voor het zuiveren van water, terwijl bacteriën
worden gebruikt om olie- en giflekken op te ruimen. Bioremediatie is een ander voorbeeld,
waarbij biologische methoden worden toegepast om industrieel afval te reinigen.
4
Inhoudsopgave
Les 1: Introductie in de biotechnologie 2
Les 2: Isolatie en mutatie van een ‘gene of interest’ 8
Les 3: Expressie door bacteriën 17
Les 4: Expressie door schimmels 32
Les 5: Expressie met behulp van het baculovirus 38
Les 6: Expressie door animale cellen 43
Les 7: Expressie door transgene planten 59
Les 8: Genetisch gemodificeerde dieren 64
Les 9: Gentherapie 71
Les 10: Proceskunde voor de biotechnologie 81
Les 11: Ethiek en maatschappelijke perceptie van biotechnologie 86
1
,Les 1
Benoemen van de belangrijkste deelgebieden in moderne biotechnologie
Biotechnologie is toegepaste biologie met de nadruk op de productie van recombinante
eiwitten. Biotechnologie wordt al eeuwenlang toegepast in de voedingsindustrie, bijvoorbeeld
door het gebruik van schimmels, bacteriën en gisten om producten zoals kaas, alcohol en
melkzuren te maken. Enzymen worden ook gebruikt in producten zoals wasmiddelen en
tandpasta.
Klassieke en moderne biotechnologie
Klassieke biotechnologie: traditionele methoden zoals dierfokkerij en fermentatie
Moderne biotechnologie: maakt gebruik van recombinant-DNA-technologie
Domeinen van Biotechnologie
• Rood: Gericht op geneesmiddelen en therapieën, zoals het ontwikkelen van nieuwe
medicijnen, vaccins, en methodes om ziekten op te sporen.
• Groen: Toegepast in de landbouw voor gewasbescherming en het verbeteren van
voedselkwaliteit.
• Blauw: Marine biotechnologie.
• Witte domein: Industriële biotechnologie, bijvoorbeeld voor enzymatische
toepassingen in consumentenproducten.
Wat wordt er verstaan onder expressiesystemen en wat zijn de belangrijkste componenten
Een expressiesysteem is een combinatie van een gastheercel en een expressievector. Samen
worden ze gebruikt om heterologe eiwitten te produceren. Heterogene eiwitten zijn eiwitten
die geproduceerd worden in een andere cel dan waar het oorspronkelijke gen vandaan komt.
Belangrijkste Componenten van een Expressiesysteem
• Expressiegastheer: cel waarin het eiwit
geproduceerd wordt (bacteriën, gisten,
zoogdiercellen).
• Expressievector: genetisch materiaal (plasmide,
virus) dat het vreemde gen (GOI: gene of interest)
transporteert naar de gastheercel.
• Technieken voor DNA-overdracht: processen zoals
transfectie, transformatie, infectie en transductie
zorgen ervoor dat het DNA in de gastheercel
terechtkomt.
Verschillende Expressievectors
• Plasmiden: gebruikelijk in bacteriën, gisten en als
shuttle tussen verschillende celtypen.
• Virussen: retrovirussen en baculovirussen die automatisch DNA overbrengen.
• YAC: Yeast Artificial Chromosome, een kunstmatig chromosoom voor grotere genen.
2
,Verschillende Gastheercellen
• Prokaryoten: bacteriën zoals E. coli (geen post-translationele modificaties, PTM).
• Eukaryoten: gisten, schimmels (weinig PTM), insectencellen (afwijkende PTM),
zoogdiercellen (correcte PTM).
• Complete organismen: planten (afwijkende PTM) en dieren (correcte PTM).
Technieken voor DNA Transfer
• Transfectie: Tijdelijke opname van vreemd DNA in dierlijke cellen.
• Transformatie: blijvende integratie van vreemd DNA in het genoom van prokaryoten en
eukaryoten.
• Infectie: gebruik van virale vectoren om DNA over te brengen.
• Transductie: DNA-overdracht tussen prokaryoten via een faag.
Diverse voorbeelden geven van recombinante eiwitten en toepassingen
Er zijn verschillende categorieën van therapeutische eiwitten:
• Virale kapseleiwitten
• Enzymen
• Antilichamen
• Stollingsfactoren
• Hormonen en groeifactoren
• Immuunregulatie.
Voorbeelden van therapeutische recombinante eiwitten
• Insuline: geproduceerd via recombinante technologie voor de behandeling van
diabetes.
• Interleukines: belangrijke eiwitten voor immuunregulatie (immuuntherapie)
• Stollingsfactoren: behandeling van hemofilie om de bloedstolling te verbeteren.
• Antilichamen en Vaccins: recombinant eiwitten bij immunotherapie en
vaccinontwikkeling.
Virale Gentherapie Voorbeelden
Lipoproteine lipase (LPL)
Patiënten met een mutatie in het LPL-gen hebben extreem vet bloedplasma. Gentherapie met
recombinant LPL helpt om het vet in het plasma af te breken.
Ziekte van Pompe:
Een tekort aan α-glucosidase veroorzaakt glycogeenopstapeling in spieren. Behandeling met
recombinant α-glucosidase (myozyme) helpt dit te verhelpen.
Groene Biotechnologie
Groene biotechnologie richt zich op het verbeteren van landbouwgewassen door genetische
modificatie. Voorbeelden zijn gewassen die resistent zijn tegen schimmels en insecten, beter
bestand zijn tegen droogte en extreme temperaturen, of een hogere opbrengst en betere
kwaliteit leveren. Daarnaast zijn er specifieke toepassingen zoals glutenvrij graan en rijst
verrijkt met vitamine A, wat kan helpen bij het voorkomen van ziekten.
3
, Witte Biotechnologie
Witte biotechnologie wordt toegepast in
industriële en huishoudelijke producten,
waarbij enzymen zoals proteasen en lipasen
worden gebruikt in wasmiddelen en
schoonmaakmiddelen. Daarnaast worden
biologische grondstoffen gebruikt voor de
productie van afbreekbare plastics
(bioplastics). Biotechnologische processen
worden ook toegepast voor de biologische
afbraak van vezels in de papier- en
textielindustrie.
Blauwe en Grijze Biotechnologie
Blauwe en grijze biotechnologie worden gebruikt voor milieubeheer en waterzuivering. Algen
en andere marine organismen worden ingezet voor het zuiveren van water, terwijl bacteriën
worden gebruikt om olie- en giflekken op te ruimen. Bioremediatie is een ander voorbeeld,
waarbij biologische methoden worden toegepast om industrieel afval te reinigen.
4
