BIOTECHNOLOGIE
Luc Decombel
Deze samenvatting is gebaseerd op de cursus en
lessen van Luc Decombel.
0
,Inhoudsopgave
Hoofdstuk 1: Inleiding..................................................................................3
Hoofdstuk 2: Genetisch materiaal................................................................4
1. Structuur DNA..........................................................................................4
1.1. Elementen v/d DNA-molecule.........................................................4
2. DNA-replicatie..........................................................................................5
3. Eiwitsynthese...........................................................................................7
3.1. DNA transcriptie.............................................................................8
3.2. Enzymen en nucleïnezuren...........................................................11
3.3. Translatie......................................................................................14
4. Extrachromosomaal DNA.......................................................................16
5. Genexpressie.........................................................................................17
5.1. Chromosoom niveau.....................................................................18
5.2. Transcriptie niveau........................................................................19
5.3. RNA-processing niveau.................................................................20
5.4. Translatie niveau...........................................................................20
5.5. Proteïneprocessing en degradatie niveau.....................................20
Hoofdstuk 3: Verandering in genetisch materiaal......................................21
1. Inleiding.................................................................................................21
2. Verandering in de genen........................................................................22
Hoofdstuk 4: Biotechnologische technieken..............................................23
1. PCR (polymerase chain reaction)...........................................................23
1.1. Principe.........................................................................................23
1.2. Evaluatie van PCR producten........................................................26
1.3. Amplificeren van RNA (RT-PCR).....................................................28
1.4. Kwantitatieve PCR (qPCR).............................................................29
2. DNA sequentie-analyse..........................................................................33
2.1. 1e generatie sequentie-analyse....................................................33
2.2. 2e generatie sequencing...............................................................35
2.3. 3e generatie sequencing...............................................................37
2.4. Toepassingen................................................................................37
3. Genetisch profiel, DNA fingerprinting.....................................................38
3.1. RFLP..............................................................................................39
3.2. RAPD.............................................................................................39
1
, 3.3. AFLP..............................................................................................41
4. Eiwit-onderzoek......................................................................................42
4.1. Samenstellende aminozuren........................................................42
4.2. Immunoblotting – Western blotting...............................................43
4.3. ELISA.............................................................................................44
5. Recombinant DNA technologie...............................................................47
5.1. Ti-plasmide...................................................................................48
5.2. RNA interferentie (iRNA)...............................................................49
5.3. CRISPR/Cas...................................................................................50
2
, Hoofdstuk 1: Inleiding
Biotechnologie:
- 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 vs. moderne biotechnologie:
- Klassiek: veredeling planten dieren.
- Modern: rechtstreeks ingrijpen in DNA.
Toepassingen:
- Geneeskunde (rode bt): geneesmiddelen, vaccins, insuline,…
- Landbouw (groene bt): ggo-gewassen, bt-katoen, herbicide
resistentie,…
o Opbrengst van landbouwgewassen te verhogen.
o Schade door insecten en ongedierte te voorkomen.
o Impact van de landbouw op het milieu te verminderen.
- Witte bt: kaasprodictie (chymosine), waspoeders (lipasen), papier
(laccase),…
3
, Hoofdstuk 2: Genetisch materiaal
Desoxyribonucleïnezuur:
- Mens: 46 chromosomen in paren.
- DNA: erfelijk materiaal.
- Genen: coderen voor eiwitten.
1. Structuur DNA
1.1. Elementen v/d DNA-molecule
Enkel naam
kennen
Nucleotiden:
- Pentosesuiker (= 5 C-atomen):
o5-ring met O in => ribose.
oOp 2e C-atoom een H:
Voorvoegsel (desoxy) => DesoxyriboNA.
Bij RNA niet het geval (OH-groep) => RiboNA.
- Fosfaatgroep op 5e koolstofsuiker (5’).
- (nucleo)basen op 1ste koolstofsuiker.
o2 soorten purine (groot: A&G) en pyrimidine (klein: T&C).
Aangroeien gebeurt aan 3’. Het begin van de keten is een 5’.
Helix:
- Speciaal dubbele helix: 2 strengen in omgekeerde volgorde.
- Basen aan binnenzijde: basen dicht tegen elkaar = paarvorming
vereist.
4
, - Binding tussen purine en pyrimidine: waterstofbinding.
oA + T: dubbele binding.
oC + G: driedubbele binding.
Aangroei DNA-streng:
- Toevoegen deoxyribonucleotide
trifosfaat:
oFosfaatgroep via 5’ suikergroep.
o3 fosfaatgroepen waarvan 2
(pyrofosfaat) verwijderd =>
bind met 3’ v/d suikergroep
DNA-streng.
- Gevolg DNA aangroei altijd van 5’
naar 3’ (= aangroei aan 3’).
- DNA = wenteltrap met de
basenparen als sporten, zijkanten
fosfaatsuikergroep.
2. DNA-replicatie
2 functies DNA:
- (Zelf)replicatie = behoudt van info (archief).
- Eiwitsynthese (transcriptie van DNA) = aflezen info vr gebruik.
Verdubbeling van DNA (replicatie): om te verdelen over dochtercellen.
Voorbereiding replicatie:
1) Replicatiestartpunt = origin.
o ARS element: autonomously replicating sequence.
o A: herkenning origin of replication complex (= start van
proces).
o B: ontwinden.
o C: DNA-eiwit interactie.
5
Luc Decombel
Deze samenvatting is gebaseerd op de cursus en
lessen van Luc Decombel.
0
,Inhoudsopgave
Hoofdstuk 1: Inleiding..................................................................................3
Hoofdstuk 2: Genetisch materiaal................................................................4
1. Structuur DNA..........................................................................................4
1.1. Elementen v/d DNA-molecule.........................................................4
2. DNA-replicatie..........................................................................................5
3. Eiwitsynthese...........................................................................................7
3.1. DNA transcriptie.............................................................................8
3.2. Enzymen en nucleïnezuren...........................................................11
3.3. Translatie......................................................................................14
4. Extrachromosomaal DNA.......................................................................16
5. Genexpressie.........................................................................................17
5.1. Chromosoom niveau.....................................................................18
5.2. Transcriptie niveau........................................................................19
5.3. RNA-processing niveau.................................................................20
5.4. Translatie niveau...........................................................................20
5.5. Proteïneprocessing en degradatie niveau.....................................20
Hoofdstuk 3: Verandering in genetisch materiaal......................................21
1. Inleiding.................................................................................................21
2. Verandering in de genen........................................................................22
Hoofdstuk 4: Biotechnologische technieken..............................................23
1. PCR (polymerase chain reaction)...........................................................23
1.1. Principe.........................................................................................23
1.2. Evaluatie van PCR producten........................................................26
1.3. Amplificeren van RNA (RT-PCR).....................................................28
1.4. Kwantitatieve PCR (qPCR).............................................................29
2. DNA sequentie-analyse..........................................................................33
2.1. 1e generatie sequentie-analyse....................................................33
2.2. 2e generatie sequencing...............................................................35
2.3. 3e generatie sequencing...............................................................37
2.4. Toepassingen................................................................................37
3. Genetisch profiel, DNA fingerprinting.....................................................38
3.1. RFLP..............................................................................................39
3.2. RAPD.............................................................................................39
1
, 3.3. AFLP..............................................................................................41
4. Eiwit-onderzoek......................................................................................42
4.1. Samenstellende aminozuren........................................................42
4.2. Immunoblotting – Western blotting...............................................43
4.3. ELISA.............................................................................................44
5. Recombinant DNA technologie...............................................................47
5.1. Ti-plasmide...................................................................................48
5.2. RNA interferentie (iRNA)...............................................................49
5.3. CRISPR/Cas...................................................................................50
2
, Hoofdstuk 1: Inleiding
Biotechnologie:
- 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 vs. moderne biotechnologie:
- Klassiek: veredeling planten dieren.
- Modern: rechtstreeks ingrijpen in DNA.
Toepassingen:
- Geneeskunde (rode bt): geneesmiddelen, vaccins, insuline,…
- Landbouw (groene bt): ggo-gewassen, bt-katoen, herbicide
resistentie,…
o Opbrengst van landbouwgewassen te verhogen.
o Schade door insecten en ongedierte te voorkomen.
o Impact van de landbouw op het milieu te verminderen.
- Witte bt: kaasprodictie (chymosine), waspoeders (lipasen), papier
(laccase),…
3
, Hoofdstuk 2: Genetisch materiaal
Desoxyribonucleïnezuur:
- Mens: 46 chromosomen in paren.
- DNA: erfelijk materiaal.
- Genen: coderen voor eiwitten.
1. Structuur DNA
1.1. Elementen v/d DNA-molecule
Enkel naam
kennen
Nucleotiden:
- Pentosesuiker (= 5 C-atomen):
o5-ring met O in => ribose.
oOp 2e C-atoom een H:
Voorvoegsel (desoxy) => DesoxyriboNA.
Bij RNA niet het geval (OH-groep) => RiboNA.
- Fosfaatgroep op 5e koolstofsuiker (5’).
- (nucleo)basen op 1ste koolstofsuiker.
o2 soorten purine (groot: A&G) en pyrimidine (klein: T&C).
Aangroeien gebeurt aan 3’. Het begin van de keten is een 5’.
Helix:
- Speciaal dubbele helix: 2 strengen in omgekeerde volgorde.
- Basen aan binnenzijde: basen dicht tegen elkaar = paarvorming
vereist.
4
, - Binding tussen purine en pyrimidine: waterstofbinding.
oA + T: dubbele binding.
oC + G: driedubbele binding.
Aangroei DNA-streng:
- Toevoegen deoxyribonucleotide
trifosfaat:
oFosfaatgroep via 5’ suikergroep.
o3 fosfaatgroepen waarvan 2
(pyrofosfaat) verwijderd =>
bind met 3’ v/d suikergroep
DNA-streng.
- Gevolg DNA aangroei altijd van 5’
naar 3’ (= aangroei aan 3’).
- DNA = wenteltrap met de
basenparen als sporten, zijkanten
fosfaatsuikergroep.
2. DNA-replicatie
2 functies DNA:
- (Zelf)replicatie = behoudt van info (archief).
- Eiwitsynthese (transcriptie van DNA) = aflezen info vr gebruik.
Verdubbeling van DNA (replicatie): om te verdelen over dochtercellen.
Voorbereiding replicatie:
1) Replicatiestartpunt = origin.
o ARS element: autonomously replicating sequence.
o A: herkenning origin of replication complex (= start van
proces).
o B: ontwinden.
o C: DNA-eiwit interactie.
5
