Biotechnologie
Hoofdstuk 1
Leerdoelstellingen van dit hoofdstuk:
- Ontstaan van biotechnologie
- Definieer biotechnologie + begrijp de vele wetenschappelijke aspecten die ertoe
bijdragen
- Ken een aantal biotechnologische toepassingen en voorbeelden van biotechnologische
afgeleide producten
- Voordelen van biotechnologie
- Het controversiële van de biotechnologie
1.1. Wat is Biotechnologie en wat betekend het voor u?
Voorbeelden van biotechnologie in het dagelijks leven zijn:
- Brood
- Kaas
- Wijn
- Yoghurt
- Zwangerschapstesten
Def biotechnologie: het gebruik van levende organismen, of producten van levende
organismen, voor het profijt en welzijn van mensen (of hum omgeving) door aanmaak van
producten of om een bestaand probleem op te lossen.
Biotech bedrijven generen 20% van de inkomsten in de farmaceutische sector. De jaarlijkse
groei van biotech bedrijven is > 8% terwijl dit rond de 4% is bij conventionele farma bedrijven.
Historische voorbeelden van biotechnologie zijn:
Fermentatie => voordeel van micro-organismen te gebruiken
Vb. gisten zoeken suikers, glucose, die ze afbreken via de glycolise cyclus
tot pyruvaat. Pyruvaat kan vervolgens CO2 afstaan (zorgt voor het reizen
van het brood bijvoorbeeld), en verder worden omgezet tot ethanol.
Vb. giraffen bij een safari => kunnen rot fruit eten, dat gealcoholiseerd is
=> zatte giraf
Selectieve kruising => het kruisen van bepaalde organismen die gunstige karakteristieken
bezitten
Vb. Mais planten
Vb. Casper (doorzichtig visje). Dit was gewenst zodanig dat dit visje voor verdere biologische
studies kon gebruikt worden. Hoe werd dit bekomen; door het selectief kruisen van een visje
dat geen licht reflecteert met een visje dat geen zwart absorbeert.
1
,Gebruik van antibiotica => antibiotica zijn stoffen die geproduceerd worden door micro-
organismen en de groei van andere micro-organismen (en dus ook bacteriën) kunnen
inhiberen.
Vb. penicilline
Moderne voorbeelden van biotechnologie zijn:
Genclonering => het identificeren en reproduceren van een stukje DNA door het gebruik van
genetische manipulatie = recombinatie van DNA
Vb. Dolly (schaap), Vaccin, gentherapie
Genetic engineering
Vb. het ontwikkelen van ziekte-resistente planten => bestrijden van de hongersnood
Gouden rijst (bevat veel meer nutriënten)
Recombinatie van DNA technologie => zorgen voor het starten van de moderne biotech als
een industrie. Hierbij worden genetisch gemodificeerde gecultiveerde cellen gebruikt
om de gewenste eiwitten aan te maken. Het gebruik van antibiotica op grote schaal =>
Batch processen genoemd
Vb. Recombinante insuline
Het gen dat verantwoordelijk is voor de aanmaak van insuline werd geïdentificeerd +
geïntroduceerd in bacteriën. Deze ontwikkelden op cultuurplanten => groei
De cellen die het gen bezitten maken nu ook het gewenste eiwit aan, dat kan gerecombineerd
worden ~ batch en vervolgens geïsoleerd.
Human genome project
Doel: volledige identificatie van het menselijk genoom. Mappen van alle genen op de
chromosomen ( 22 + 1 = X of Y)
Genomics is de studie van genomen.
Genomen kunnen ook zelf worden aangemaakt => artificiële of synthetische genomen
De ethiek hierbij speelt ook een belangrijke rol!
Gen therapie => trachten menselijke ziektes/aandoeningen te behandelen
Hoe? Groei van organen voor transplantatie, … Kan de mensen verbeteren (vb. slimmer
maken), maar gaat gepaard met vele dillema’s
Genoom bewerking via CRISPR-Cas
2
,De biotechnologie is een controversiële wetenschap met veel ethische dilemma’s. een
voorbeeld van zo’n dilemma is het gebruik van genetisch gemodificeerde organismen (GGO):
Tegenargument:
- Ongewilde spreiding van genetisch gemodificeerd DNA (vb. landbouw)
- Oplossing: gebruik van bufferzones
- GGO’s die beschermd zijn tegen bepaalde bacteriën vereisen geen pesticiden meer =>
slecht voor die industrie + wat toxisch is voor een bacterie is daarom niet toxisch voor
ons
Voordelen:
- Vereisen minder pesticiden => beschermt boer dus ook
- GGO’s kunnen betere en meer nutriënten bevatten => gezonder
- Grotere planten => meer van consumeren
- Resistenter tegen bepaalde klimaatveranderingen
1.2. Soorten biotechnologie
Microbiële biotech => de manipulatie van micro-organismen zoals gisten en bacteriën
Vb. Gisten voor fermentatie
Vb. Enzymen in waspoeder
Wordt gebruikt voor de klonering en productie van grote hoeveelheden eiwitten gebruikt in
de geneeskunde
Agro-biotech (Landbouw) => voedsel- en landbouworganisatie voorspelt tegen 2050 een
wereldbevolking van 9,1 miljard => hoe moeten we beter voeden? Efficiëntere gewassen
gebruiken die genetisch gemodificeerd werden met bijvoorbeeld CRISPR-Cas.
Vb. Witte Knoop paddenstoel => probleem met paddenstoelen; ze worden heel rap bruin,
maar door het gen dat hier verantwoordelijk voor is te identificeren en te deactiveren,
waardoor de champignon is langer houdbaar.
Waar kan er nog aan gewerkt worden:
- Resistentie tegen ziekten en insecten
- Planten zijn milieuvriendelijker en leveren meer op per hectare dan dieren
- Voedsel met hoger gehalte aan eiwitten of vitaminen
- Medicijnen ontwikkeling en gegroeid als plant producten
Dierlijke biotech => dieren zijn een belangrijke bron aan antilichamen
Vb. koeien bezitten horens en kunnen elkaar hiermee verwonden. Door een hoornvrije koe te
maken => voorkomen. Ethisch probleem: hoe er is het voor die om geen hoorns te hebben +
misschien sluiten de andere koeien haar wel uit de groep.
Ontwikkeling van transgene dieren => grootschalige productie om therapeutische eiwitten van
dieren te gebruiken bij mensen.
5000-20000L water zijn vereist per kg vlees + veel CO2 uitstoot + ontbossing voor weiland
grond
3
, Vb. spinragmelk (Silk milk) => het touw dat aangemaakt wordt door spinnen
Dit kan in de melk van geiten voorkomen en kan gebruikt worden als toepassing in het leger,
om bijvoorbeeld kogelvrije vesten te ontwikkelen.
Een ander voorbeeld van dierlijke biotech is gen Knockout => uitschakeling van een gen
=> Rol + functie van het gen achterhalen
Forensische biotech => DNA fingerprinting doordat elk organisme een uniek DNA patroon
bezit.
Bioremediatie => het gebruik van biotech om natuurlijke en door de mens gemaakte
substanties aan te maken of te breken
Vb. bacteriën die een plas olie kunnen afbreken bij ruwe olierampen. Door nutriënten toe te
voegen aan de bacteriën zodat deze kunnen groeien wordt het opruimen van de olievervuiling
gestimuleerd.
Aquatische biotech => kweek van vis in gecontroleerde condities als voedselbron.
Vb. Aquacultuur: ontwikkeling van vissen die minder voeding vereisen + groter zijn en voor
onze consumptie gebruikt worden.
Vb. Genetische manipulatie: ziekteresistente oesters of transgene zalm
Vb. Bio prospectie: zee is een waardevolle bron aan nieuwe genen, eiwitten en metabolische
processen
Medische biotech => welke genen veroorzaken welke ziekten/aandoeningen. Dit is zowel een
vorm van preventieve geneeskunde als, de diagnose van gezondheid en ziekte + de
behandeling en opvolging hiervan.
Vb. Het human genome project leverde veel interessante info. Doordat het hele menselijk
genoom gekend is kan makkelijker en kost efficiënter achterhaald worden wat er aan de
oorsprong ligt van de bepaalde inefficiëntie van medicatie bij bepaalde patiënten.
Gentherapie via CRISPR-Cas: genome bewerking via moleculaire scharen die specifieke
sequenties DNA knippen en vervangen
Het menselijk proteoom => verzameling eiwitten die verantwoordelijk is voor de activiteit in
een menselijke cel
Single nucleotide polymorfismes (SNPs) zijn kleine mutaties in de
DNA sequentie die variaties tussen de verschillende individuen
veroorzaken. Deze zijn de oorzaak van bepaalde genetische
ziektes (vb. sikkelcel anemie).
Borstkanker is ook een voorbeeld van SNPs. BRCA1 en BRCA2 zijn
de genen die SNPs bezitten en betrokken zijn in de promotie van
borstkanker. Indien het BRCA1 gen getroffen wordt => het DNA
wordt niet meer herstelt na schade => 85% kans op borstkanker.
Pharmacogenomics is de geneeskunde op maat => medicijn therapie en behandelingen
gebaseerd op het genetisch profiel van de patiënt.
4
Hoofdstuk 1
Leerdoelstellingen van dit hoofdstuk:
- Ontstaan van biotechnologie
- Definieer biotechnologie + begrijp de vele wetenschappelijke aspecten die ertoe
bijdragen
- Ken een aantal biotechnologische toepassingen en voorbeelden van biotechnologische
afgeleide producten
- Voordelen van biotechnologie
- Het controversiële van de biotechnologie
1.1. Wat is Biotechnologie en wat betekend het voor u?
Voorbeelden van biotechnologie in het dagelijks leven zijn:
- Brood
- Kaas
- Wijn
- Yoghurt
- Zwangerschapstesten
Def biotechnologie: het gebruik van levende organismen, of producten van levende
organismen, voor het profijt en welzijn van mensen (of hum omgeving) door aanmaak van
producten of om een bestaand probleem op te lossen.
Biotech bedrijven generen 20% van de inkomsten in de farmaceutische sector. De jaarlijkse
groei van biotech bedrijven is > 8% terwijl dit rond de 4% is bij conventionele farma bedrijven.
Historische voorbeelden van biotechnologie zijn:
Fermentatie => voordeel van micro-organismen te gebruiken
Vb. gisten zoeken suikers, glucose, die ze afbreken via de glycolise cyclus
tot pyruvaat. Pyruvaat kan vervolgens CO2 afstaan (zorgt voor het reizen
van het brood bijvoorbeeld), en verder worden omgezet tot ethanol.
Vb. giraffen bij een safari => kunnen rot fruit eten, dat gealcoholiseerd is
=> zatte giraf
Selectieve kruising => het kruisen van bepaalde organismen die gunstige karakteristieken
bezitten
Vb. Mais planten
Vb. Casper (doorzichtig visje). Dit was gewenst zodanig dat dit visje voor verdere biologische
studies kon gebruikt worden. Hoe werd dit bekomen; door het selectief kruisen van een visje
dat geen licht reflecteert met een visje dat geen zwart absorbeert.
1
,Gebruik van antibiotica => antibiotica zijn stoffen die geproduceerd worden door micro-
organismen en de groei van andere micro-organismen (en dus ook bacteriën) kunnen
inhiberen.
Vb. penicilline
Moderne voorbeelden van biotechnologie zijn:
Genclonering => het identificeren en reproduceren van een stukje DNA door het gebruik van
genetische manipulatie = recombinatie van DNA
Vb. Dolly (schaap), Vaccin, gentherapie
Genetic engineering
Vb. het ontwikkelen van ziekte-resistente planten => bestrijden van de hongersnood
Gouden rijst (bevat veel meer nutriënten)
Recombinatie van DNA technologie => zorgen voor het starten van de moderne biotech als
een industrie. Hierbij worden genetisch gemodificeerde gecultiveerde cellen gebruikt
om de gewenste eiwitten aan te maken. Het gebruik van antibiotica op grote schaal =>
Batch processen genoemd
Vb. Recombinante insuline
Het gen dat verantwoordelijk is voor de aanmaak van insuline werd geïdentificeerd +
geïntroduceerd in bacteriën. Deze ontwikkelden op cultuurplanten => groei
De cellen die het gen bezitten maken nu ook het gewenste eiwit aan, dat kan gerecombineerd
worden ~ batch en vervolgens geïsoleerd.
Human genome project
Doel: volledige identificatie van het menselijk genoom. Mappen van alle genen op de
chromosomen ( 22 + 1 = X of Y)
Genomics is de studie van genomen.
Genomen kunnen ook zelf worden aangemaakt => artificiële of synthetische genomen
De ethiek hierbij speelt ook een belangrijke rol!
Gen therapie => trachten menselijke ziektes/aandoeningen te behandelen
Hoe? Groei van organen voor transplantatie, … Kan de mensen verbeteren (vb. slimmer
maken), maar gaat gepaard met vele dillema’s
Genoom bewerking via CRISPR-Cas
2
,De biotechnologie is een controversiële wetenschap met veel ethische dilemma’s. een
voorbeeld van zo’n dilemma is het gebruik van genetisch gemodificeerde organismen (GGO):
Tegenargument:
- Ongewilde spreiding van genetisch gemodificeerd DNA (vb. landbouw)
- Oplossing: gebruik van bufferzones
- GGO’s die beschermd zijn tegen bepaalde bacteriën vereisen geen pesticiden meer =>
slecht voor die industrie + wat toxisch is voor een bacterie is daarom niet toxisch voor
ons
Voordelen:
- Vereisen minder pesticiden => beschermt boer dus ook
- GGO’s kunnen betere en meer nutriënten bevatten => gezonder
- Grotere planten => meer van consumeren
- Resistenter tegen bepaalde klimaatveranderingen
1.2. Soorten biotechnologie
Microbiële biotech => de manipulatie van micro-organismen zoals gisten en bacteriën
Vb. Gisten voor fermentatie
Vb. Enzymen in waspoeder
Wordt gebruikt voor de klonering en productie van grote hoeveelheden eiwitten gebruikt in
de geneeskunde
Agro-biotech (Landbouw) => voedsel- en landbouworganisatie voorspelt tegen 2050 een
wereldbevolking van 9,1 miljard => hoe moeten we beter voeden? Efficiëntere gewassen
gebruiken die genetisch gemodificeerd werden met bijvoorbeeld CRISPR-Cas.
Vb. Witte Knoop paddenstoel => probleem met paddenstoelen; ze worden heel rap bruin,
maar door het gen dat hier verantwoordelijk voor is te identificeren en te deactiveren,
waardoor de champignon is langer houdbaar.
Waar kan er nog aan gewerkt worden:
- Resistentie tegen ziekten en insecten
- Planten zijn milieuvriendelijker en leveren meer op per hectare dan dieren
- Voedsel met hoger gehalte aan eiwitten of vitaminen
- Medicijnen ontwikkeling en gegroeid als plant producten
Dierlijke biotech => dieren zijn een belangrijke bron aan antilichamen
Vb. koeien bezitten horens en kunnen elkaar hiermee verwonden. Door een hoornvrije koe te
maken => voorkomen. Ethisch probleem: hoe er is het voor die om geen hoorns te hebben +
misschien sluiten de andere koeien haar wel uit de groep.
Ontwikkeling van transgene dieren => grootschalige productie om therapeutische eiwitten van
dieren te gebruiken bij mensen.
5000-20000L water zijn vereist per kg vlees + veel CO2 uitstoot + ontbossing voor weiland
grond
3
, Vb. spinragmelk (Silk milk) => het touw dat aangemaakt wordt door spinnen
Dit kan in de melk van geiten voorkomen en kan gebruikt worden als toepassing in het leger,
om bijvoorbeeld kogelvrije vesten te ontwikkelen.
Een ander voorbeeld van dierlijke biotech is gen Knockout => uitschakeling van een gen
=> Rol + functie van het gen achterhalen
Forensische biotech => DNA fingerprinting doordat elk organisme een uniek DNA patroon
bezit.
Bioremediatie => het gebruik van biotech om natuurlijke en door de mens gemaakte
substanties aan te maken of te breken
Vb. bacteriën die een plas olie kunnen afbreken bij ruwe olierampen. Door nutriënten toe te
voegen aan de bacteriën zodat deze kunnen groeien wordt het opruimen van de olievervuiling
gestimuleerd.
Aquatische biotech => kweek van vis in gecontroleerde condities als voedselbron.
Vb. Aquacultuur: ontwikkeling van vissen die minder voeding vereisen + groter zijn en voor
onze consumptie gebruikt worden.
Vb. Genetische manipulatie: ziekteresistente oesters of transgene zalm
Vb. Bio prospectie: zee is een waardevolle bron aan nieuwe genen, eiwitten en metabolische
processen
Medische biotech => welke genen veroorzaken welke ziekten/aandoeningen. Dit is zowel een
vorm van preventieve geneeskunde als, de diagnose van gezondheid en ziekte + de
behandeling en opvolging hiervan.
Vb. Het human genome project leverde veel interessante info. Doordat het hele menselijk
genoom gekend is kan makkelijker en kost efficiënter achterhaald worden wat er aan de
oorsprong ligt van de bepaalde inefficiëntie van medicatie bij bepaalde patiënten.
Gentherapie via CRISPR-Cas: genome bewerking via moleculaire scharen die specifieke
sequenties DNA knippen en vervangen
Het menselijk proteoom => verzameling eiwitten die verantwoordelijk is voor de activiteit in
een menselijke cel
Single nucleotide polymorfismes (SNPs) zijn kleine mutaties in de
DNA sequentie die variaties tussen de verschillende individuen
veroorzaken. Deze zijn de oorzaak van bepaalde genetische
ziektes (vb. sikkelcel anemie).
Borstkanker is ook een voorbeeld van SNPs. BRCA1 en BRCA2 zijn
de genen die SNPs bezitten en betrokken zijn in de promotie van
borstkanker. Indien het BRCA1 gen getroffen wordt => het DNA
wordt niet meer herstelt na schade => 85% kans op borstkanker.
Pharmacogenomics is de geneeskunde op maat => medicijn therapie en behandelingen
gebaseerd op het genetisch profiel van de patiënt.
4
