Biotechnologie
Inleiding
Wat is het
• Biotechnologie is gebaseerd op biologie
• Maakt gebruik van dieren, planten, bacteriën of andere levende wezens voor de
ontwikkeling van medicijnen, voedsel of nieuwe stoffen.
Klassieke biotechnologie
• Traditionele technieken om planten en dieren te kweken
• gebruik van bacteriën, gisten en schimmels voor de productie van brood, bier, wijn en kaas
moderne biotechnologie
• rechtstreeks ingrijpen in het DNA
• voor het eerst in jaren 70
o bacterie dat stukje DNA (plasmide) kon overbrengen in planten genoom
o BT gen overbrengen naar plant
Toepassingen
Geneeskunde
• Rode biotechnologie
• Meer dan 250 biotechnologische vaccins en geneesmiddelen
• Inzicht in ziekten
• Voorbeeld insuline
o Transport glucose naar celmembranen
o Glucose omzetten in glycogeen
o Overtollige glucose → lichaamsvet
o Vandaag geproduceerd door bacteriën en gisten
Landbouw
• Groene biotechnologie
• Ggo gewassen
• BT-mais
o Kristal proteïne specifiek tegen bepaald insect
• Waarom
o Opbrengs verhogen
o Schade door insecten en ongedierte voorkomen
o Impact op het milieu verminderen
Industrie en voeding
• Witte biotechnologie
• Voorbeelden
o Kaasproductie → chymosine
o Wasproducten
o Papier → lacasse
▪ Oxidorectase belangrijk in vorming/afbraak van lignine
▪ vorming radicalen → bleken
1
, genetisch materiaal
DNA
• desoxyribonucleïnezuur
• cel → bevat genetisch materiaal
• mens → 10 tot de 14e cellen
• elke cel → 46 chromosomen → dragers erfelijk materiaal → DNA
• DNA → opgebouwd uit genen
• Genen → coderen voor eiwitten
• Eiwitten → bepalen kenmerken van een levende cel
• Is een polynucleotide
Structuur DNA
• 2 complementaire strengen → dubbele helix structuur
o Basen aan de binnenzijde → paarvorming vereist
o suikerfosfaten buitenkant
• De streng is een aaneenschakeling van nucleotiden
• Elementen:
o pentose suiker → desoxyribose
▪ 5ring met O in → ribose
▪ Op 2e C atoom → H
o Fosfaatgroep
▪ Op 5e Koolstofsuiker
o Basen
▪ 1e koolstofsuiker
▪ Purine → groot → A&G ( adenine en guanine)
▪ Pyrimidine → klein → T&C (thymine en cytocine)
Aangroei DNA streng
• Van 5’ naar 3’
• Toevoegen deoxyribonucleotide trifosfaat
o Gebonden aan de 5e koolstofatoom van de suikergroep
o Deze zal 2 fosfaatgroepen splitsen → pyrofosfaat
o Deze zullen zich hechten aan het 3e koolstofatoom van de laatste nucleotide
o Gevolg: DNA streng altijd beginnen met vrije fosfaatgroep op de 1e 5’ en groeit
richting 3’
• Touwladder die rond de lengte as gedraaid is
• Zijkanten → gevormd door fosfaat suikerbindingen
• Sporten zijn de complementaire basenparen
• Complementaire strengen zijn antiparralel
o 3’ → 5’
o 5’ → 3’ (sense streng)
• Lengte word uitgedrukt in basenparen (bp) of
kilobasen (kb)
2
,Opbouw DNA
• DNA is opgebouwd uit genen
o Intron: stukje DNA in een gen dat niet codeert voor een eiwit
o Exon: stukje DNA in een gen dat codeert voor een eiwit
o Codon: 3 opeenvolgende nucleotiden, codeert voor 1 AZ
• DNA aanwezig in:
o Nucleus
o Plasmiden, chloroplasten, mitochondriën
• DNA
o basis van alle leven
o Alfabet met 4 letters
o Opslagvorm van informatie voor een bepaald kenmerk
o Universeel (niet soort-gebonden)
o Evolutie
Functies DNA
• (Zelf)replicatie = behoudt van info (archief)
• Eiwitsynthese (transcriptie van DNA) = aflezen info voor gebruik
DNA replicatie
• replicatie → verdubbelen van DNA
o om te verdelen in dochtercellen
• replicatie is op te delen in 2 fases
o voorbereiding
o effectieve replicatie
voorbereiding
• start bij replicatiepunt → origin
o specifieke sequentie in DNA
• enzymen herkennen de origin → hechten aan DNA
• verbreken dubbele helix → denaturatie → door enzym helicase
• de streng valt in 2 → replicatiebel
• om te zorgen dat de strengen niet opnieuw verbinden → binden single-strand
bindingsproteïnen
• door het afwikkelen wordt de helix strakker → Topoisomerase zorgt voor normale structuur
effectieve replicatie
• er worden 2 nieuwe strengen aangemaakt die complementair zijn aan de eerste
o enzym DNA polymerase 3 vereist
o kan nucleotiden toevoegen aan 3’ van reeds bestaand suikergroep
o er moet reeds een DNA streng aanwezig zijn waar hij kan verder bouwen
o oplossing → aanmaken primer → kort stukje RNA
▪ door enzym DNA primase
• DNA polymerase kan starten met verlengde primer
• Het klein stukje primer zal later verwijderd worden en ingevuld worden met DNA
Leading streng
• Start → klein stukje RNA → door enzym primase
• DNA polymerase 3 → binden → 5’ naar 3’
• DNA polymerase 1 → RNA primer vervangen door DNA
• 2 strengen worden verbonden met elkaar → door Ligase
3
, Laging streng
• Laat niet toe om om van 5’ naar 3’ te gaan
• Oplossing → okazaki fragmenten
o Telkens worden er kleine stukjes DNA
aangemaakt → 5’ naar 3’
o Telkens word er primer aangemaakt door
DNA primase
o DNA polymerase 3 kan dan hechten op
deze primer in de 5’ naar 3’ richting
aanvullen
o Tot het botst op de voorliggende primer
en los komt van de DNA streng
o De primers tussen okazaki fragmenten
worden verwijderd door exonuclease
o → word ingevuld met DNA → door
polymerase 1
o Stukjes worden via ligase verbonden
verschil leading en laging streng
leading streng
• Groeit continue
• Heeft geen DNA ligase nodig
• Gaat van 5’ naar 3’
• 1 RNA primer nodig
• Vorming is vrij snel
• Vorming begint direct
Lagging streng
• Okazaki fragmenten nodig
• Groeit niet continue
• DNA ligase is nodig
• Gaat van 3’ naar 5’
• okazaki fragmenten van 5’ naar 3’
• elke okazaki fragment heeft een primer nodig
• vorming begint niet direct
4
Inleiding
Wat is het
• Biotechnologie is gebaseerd op biologie
• Maakt gebruik van dieren, planten, bacteriën of andere levende wezens voor de
ontwikkeling van medicijnen, voedsel of nieuwe stoffen.
Klassieke biotechnologie
• Traditionele technieken om planten en dieren te kweken
• gebruik van bacteriën, gisten en schimmels voor de productie van brood, bier, wijn en kaas
moderne biotechnologie
• rechtstreeks ingrijpen in het DNA
• voor het eerst in jaren 70
o bacterie dat stukje DNA (plasmide) kon overbrengen in planten genoom
o BT gen overbrengen naar plant
Toepassingen
Geneeskunde
• Rode biotechnologie
• Meer dan 250 biotechnologische vaccins en geneesmiddelen
• Inzicht in ziekten
• Voorbeeld insuline
o Transport glucose naar celmembranen
o Glucose omzetten in glycogeen
o Overtollige glucose → lichaamsvet
o Vandaag geproduceerd door bacteriën en gisten
Landbouw
• Groene biotechnologie
• Ggo gewassen
• BT-mais
o Kristal proteïne specifiek tegen bepaald insect
• Waarom
o Opbrengs verhogen
o Schade door insecten en ongedierte voorkomen
o Impact op het milieu verminderen
Industrie en voeding
• Witte biotechnologie
• Voorbeelden
o Kaasproductie → chymosine
o Wasproducten
o Papier → lacasse
▪ Oxidorectase belangrijk in vorming/afbraak van lignine
▪ vorming radicalen → bleken
1
, genetisch materiaal
DNA
• desoxyribonucleïnezuur
• cel → bevat genetisch materiaal
• mens → 10 tot de 14e cellen
• elke cel → 46 chromosomen → dragers erfelijk materiaal → DNA
• DNA → opgebouwd uit genen
• Genen → coderen voor eiwitten
• Eiwitten → bepalen kenmerken van een levende cel
• Is een polynucleotide
Structuur DNA
• 2 complementaire strengen → dubbele helix structuur
o Basen aan de binnenzijde → paarvorming vereist
o suikerfosfaten buitenkant
• De streng is een aaneenschakeling van nucleotiden
• Elementen:
o pentose suiker → desoxyribose
▪ 5ring met O in → ribose
▪ Op 2e C atoom → H
o Fosfaatgroep
▪ Op 5e Koolstofsuiker
o Basen
▪ 1e koolstofsuiker
▪ Purine → groot → A&G ( adenine en guanine)
▪ Pyrimidine → klein → T&C (thymine en cytocine)
Aangroei DNA streng
• Van 5’ naar 3’
• Toevoegen deoxyribonucleotide trifosfaat
o Gebonden aan de 5e koolstofatoom van de suikergroep
o Deze zal 2 fosfaatgroepen splitsen → pyrofosfaat
o Deze zullen zich hechten aan het 3e koolstofatoom van de laatste nucleotide
o Gevolg: DNA streng altijd beginnen met vrije fosfaatgroep op de 1e 5’ en groeit
richting 3’
• Touwladder die rond de lengte as gedraaid is
• Zijkanten → gevormd door fosfaat suikerbindingen
• Sporten zijn de complementaire basenparen
• Complementaire strengen zijn antiparralel
o 3’ → 5’
o 5’ → 3’ (sense streng)
• Lengte word uitgedrukt in basenparen (bp) of
kilobasen (kb)
2
,Opbouw DNA
• DNA is opgebouwd uit genen
o Intron: stukje DNA in een gen dat niet codeert voor een eiwit
o Exon: stukje DNA in een gen dat codeert voor een eiwit
o Codon: 3 opeenvolgende nucleotiden, codeert voor 1 AZ
• DNA aanwezig in:
o Nucleus
o Plasmiden, chloroplasten, mitochondriën
• DNA
o basis van alle leven
o Alfabet met 4 letters
o Opslagvorm van informatie voor een bepaald kenmerk
o Universeel (niet soort-gebonden)
o Evolutie
Functies DNA
• (Zelf)replicatie = behoudt van info (archief)
• Eiwitsynthese (transcriptie van DNA) = aflezen info voor gebruik
DNA replicatie
• replicatie → verdubbelen van DNA
o om te verdelen in dochtercellen
• replicatie is op te delen in 2 fases
o voorbereiding
o effectieve replicatie
voorbereiding
• start bij replicatiepunt → origin
o specifieke sequentie in DNA
• enzymen herkennen de origin → hechten aan DNA
• verbreken dubbele helix → denaturatie → door enzym helicase
• de streng valt in 2 → replicatiebel
• om te zorgen dat de strengen niet opnieuw verbinden → binden single-strand
bindingsproteïnen
• door het afwikkelen wordt de helix strakker → Topoisomerase zorgt voor normale structuur
effectieve replicatie
• er worden 2 nieuwe strengen aangemaakt die complementair zijn aan de eerste
o enzym DNA polymerase 3 vereist
o kan nucleotiden toevoegen aan 3’ van reeds bestaand suikergroep
o er moet reeds een DNA streng aanwezig zijn waar hij kan verder bouwen
o oplossing → aanmaken primer → kort stukje RNA
▪ door enzym DNA primase
• DNA polymerase kan starten met verlengde primer
• Het klein stukje primer zal later verwijderd worden en ingevuld worden met DNA
Leading streng
• Start → klein stukje RNA → door enzym primase
• DNA polymerase 3 → binden → 5’ naar 3’
• DNA polymerase 1 → RNA primer vervangen door DNA
• 2 strengen worden verbonden met elkaar → door Ligase
3
, Laging streng
• Laat niet toe om om van 5’ naar 3’ te gaan
• Oplossing → okazaki fragmenten
o Telkens worden er kleine stukjes DNA
aangemaakt → 5’ naar 3’
o Telkens word er primer aangemaakt door
DNA primase
o DNA polymerase 3 kan dan hechten op
deze primer in de 5’ naar 3’ richting
aanvullen
o Tot het botst op de voorliggende primer
en los komt van de DNA streng
o De primers tussen okazaki fragmenten
worden verwijderd door exonuclease
o → word ingevuld met DNA → door
polymerase 1
o Stukjes worden via ligase verbonden
verschil leading en laging streng
leading streng
• Groeit continue
• Heeft geen DNA ligase nodig
• Gaat van 5’ naar 3’
• 1 RNA primer nodig
• Vorming is vrij snel
• Vorming begint direct
Lagging streng
• Okazaki fragmenten nodig
• Groeit niet continue
• DNA ligase is nodig
• Gaat van 3’ naar 5’
• okazaki fragmenten van 5’ naar 3’
• elke okazaki fragment heeft een primer nodig
• vorming begint niet direct
4
