BIOTECHNOLOGIE & GENETICA
HOOFDSTUK 1: Inleiding
Biotechnologie Gebruik & manipulatie vn biologische systemen ter (industriële)
bereiding v natuurlijke grondsto en & biomassa
—> niet: traditionele agricultuur & veeteelt
Biologische systemen - Micro-organismen (bacteriën & gisten)
- Plantaardige / dierlijke cellen
- Enzymen geïsoleerd uit levende wezens (corona-vaccin): plasmide
Geschiedenis Onbewust gebruik v bacteriën & gisten:
- Productie bier, wijn, kaas, yoghurt, azijn
- L. Pasteur ontdekt: micro-organismen verantwoordelijk vr bepaalde
omzettingen (productie van alcohol uit suikers, verzuring vn wijn)
—> Afbraakproduct gist = alcohol + CO₂
—> Bewust gebruik vn biologische systemen
Fermentatie Afbraak biologische mat. —> eenvoudigere sto en, zonder O₂:
bacteriën, schimmels / gisten —> product: de zuurgraad / smaak /
geur / uiterlijk verandert
2de periode Industriële processen: aanmaak grote # glycol, butanol, aceton,
citroenzuur + massaproductie bakkersgist opgestart
=> niet gehinderd dr vreemde micro-organismen
3de periode Kennis aseptische technieken => zuivere culturen
=> farmac. productie penicilline = secundair metaboliet schimmels
=> exponent,.↑micro-organismen: 1 bacterie kan alles doen mislopen
—> steriel!!!
4de periode - Recombinant DNA-technieken = genetic engineering: ↑ nijverheid
- De nitieve doorbraak plant. & dier. celculturen in productieprocessen
- Farma: nood aan massaprod. oraal werkzame antimicrobiële sto en
—> ontwikkeling kiemverbetering & industr. aseptische technieken
—> gebruik dierlijke celculturen vr productie vaccins
DNA-manipulatie - (Stabiele) wijziging (in genoom) vn bepaalde cellen
—> op industriële schaal: aanmaak recombinante proteïnen
—> lichaamseigen moleculen in grote hoeveelheden
- Klinische getest & therapeutisch gebruik:
- Neuro-endocriene boodschappers:
FSH, LH, EGF, insuline, erythropoietine, enkefaline
- Lymfokines = communicatiemol. tssn cellen afweermechanisme:
interferons, interleukines
- Bloedproteïnen:
stollingsfactoren, trombolytica, proteaseinhibitoren
Biotechnologische gm In frigo bewaren: denaturatie voorkomen:
Opwarming —> verandering structuur (AZ sequentie blijft gelijk)
—> functie verandert, vaak w ze ook immunogeen
(In lichaam: denaturatie onmogelijk: natuurlijke selectie)
Insuline - 2 polypeptideketens —> disul debruggen
- Aminozuur Ala: kan voor immuunreactie zorgen
- Diabetes: tekort aan insuline —> varkens-insuline gebruiken:
—> contaminatie = doorgeven virale infectie
—> aanmaak menselijk insuline: recombinant DNA technologie
(bacteriën)
Kwaliteitscontrole Analyse biogene producten: risico op contaminatie met virussen
—> analyse eiwitten = complexer dan gwn klassieke gm
(synthese klassieke gm: via chemische synthese)
1
fi fi ff ff ff
,2
, HOOFDSTUK 2: Basisbegrippen/technieken in biotechnologie & genetica
1. DNA-RNA
1.1. DNA structuur
Primaire structuur 3’-5’-fosfordiëster-verbinding tss nucleotiden —> polynucleotide
= suiker-fosfaatskelet: basen gebonden via C1’ vd suikermolecule
Secundaire structuur - Watson & Crick model = 2 anti-parallele ketens
- Dubbelstrengig: 1 in 5’—> 3’ richting, andere omgekeerd
- Ketens samen dr H-brugvorming tss complementaire basen
- Charga regel:
- Purines: A+G
- Pyrimidines: T + C
- Enkelstrengig —> dubbelstrengig: haarspeldvorming
Virussen - Enkelstrengig DNA-genoom
- Gebieden vn complementariteit met zichzelf —> interne dubbel helix
haarspeld structuren
Circulair DNA mol. Meeste bacteriële genomen, sommige virussen, bacteriofagen &
plasmiden = DNA info (opgerolde structuren)
—> vermenigvuldiging: dochtercellen elk 1, 2,…
1.2. Denaturatie-renaturatie
Denaturatie - Thermisch (verwarming)
- pH wijziging
- Destabilisatie met ureum / formamide —> moeilijkere renaturatie
- Reversibel
- Sequentie AZ / nucleotiden verandert niet
- Secundaire structuur gaat verloren
- DNA: dubbel —> enkelstrengig (renaturatie = omgekeerd)
Tm (smelttemp) Temp waarbij 1/2 basen in duplex ongepaard zijn
—> ↑ naarmate [G][C] gehalte ↑ => meest # H-bruggen: stabielere,
sterkere binding = moeilijker te breken
Renaturatie Gedenatureerde strengen die geïncubeerd w bij T = 25 °C onder Tm
waarde —> reassociatie
Meting / detectie UV spectrofotometrie: dubbelstrengig DNA absorbeert minder UV bij
260 nm dan enkelstrengig
—> los vd #DNA: altijd start bij 1
—> ↑ curve bij hogere T: meer enkelstrengige nucleotiden = meer abs.
Zuiverheid Schatting: zuivere DNA preparaties:
OD₂₆₀ / OD₂₈₀ = 1,8 —> optische densiteit
Homologe renaturatie - Met volledig complementair stuk identiek DNA
- Di usie brengt deeltjes terug bij elkaar = sneller bij hogere conc DNA
- Kationen (+): ↓ elektrostatische afstoting = makkelijkere renaturatie
= ↑ Tm
Heterologe renaturatie - Met niet volledig identisch / complementair stuk DNA
- Per mismatch ↓ Tm met 1.4 °C
3
ff
ff
HOOFDSTUK 1: Inleiding
Biotechnologie Gebruik & manipulatie vn biologische systemen ter (industriële)
bereiding v natuurlijke grondsto en & biomassa
—> niet: traditionele agricultuur & veeteelt
Biologische systemen - Micro-organismen (bacteriën & gisten)
- Plantaardige / dierlijke cellen
- Enzymen geïsoleerd uit levende wezens (corona-vaccin): plasmide
Geschiedenis Onbewust gebruik v bacteriën & gisten:
- Productie bier, wijn, kaas, yoghurt, azijn
- L. Pasteur ontdekt: micro-organismen verantwoordelijk vr bepaalde
omzettingen (productie van alcohol uit suikers, verzuring vn wijn)
—> Afbraakproduct gist = alcohol + CO₂
—> Bewust gebruik vn biologische systemen
Fermentatie Afbraak biologische mat. —> eenvoudigere sto en, zonder O₂:
bacteriën, schimmels / gisten —> product: de zuurgraad / smaak /
geur / uiterlijk verandert
2de periode Industriële processen: aanmaak grote # glycol, butanol, aceton,
citroenzuur + massaproductie bakkersgist opgestart
=> niet gehinderd dr vreemde micro-organismen
3de periode Kennis aseptische technieken => zuivere culturen
=> farmac. productie penicilline = secundair metaboliet schimmels
=> exponent,.↑micro-organismen: 1 bacterie kan alles doen mislopen
—> steriel!!!
4de periode - Recombinant DNA-technieken = genetic engineering: ↑ nijverheid
- De nitieve doorbraak plant. & dier. celculturen in productieprocessen
- Farma: nood aan massaprod. oraal werkzame antimicrobiële sto en
—> ontwikkeling kiemverbetering & industr. aseptische technieken
—> gebruik dierlijke celculturen vr productie vaccins
DNA-manipulatie - (Stabiele) wijziging (in genoom) vn bepaalde cellen
—> op industriële schaal: aanmaak recombinante proteïnen
—> lichaamseigen moleculen in grote hoeveelheden
- Klinische getest & therapeutisch gebruik:
- Neuro-endocriene boodschappers:
FSH, LH, EGF, insuline, erythropoietine, enkefaline
- Lymfokines = communicatiemol. tssn cellen afweermechanisme:
interferons, interleukines
- Bloedproteïnen:
stollingsfactoren, trombolytica, proteaseinhibitoren
Biotechnologische gm In frigo bewaren: denaturatie voorkomen:
Opwarming —> verandering structuur (AZ sequentie blijft gelijk)
—> functie verandert, vaak w ze ook immunogeen
(In lichaam: denaturatie onmogelijk: natuurlijke selectie)
Insuline - 2 polypeptideketens —> disul debruggen
- Aminozuur Ala: kan voor immuunreactie zorgen
- Diabetes: tekort aan insuline —> varkens-insuline gebruiken:
—> contaminatie = doorgeven virale infectie
—> aanmaak menselijk insuline: recombinant DNA technologie
(bacteriën)
Kwaliteitscontrole Analyse biogene producten: risico op contaminatie met virussen
—> analyse eiwitten = complexer dan gwn klassieke gm
(synthese klassieke gm: via chemische synthese)
1
fi fi ff ff ff
,2
, HOOFDSTUK 2: Basisbegrippen/technieken in biotechnologie & genetica
1. DNA-RNA
1.1. DNA structuur
Primaire structuur 3’-5’-fosfordiëster-verbinding tss nucleotiden —> polynucleotide
= suiker-fosfaatskelet: basen gebonden via C1’ vd suikermolecule
Secundaire structuur - Watson & Crick model = 2 anti-parallele ketens
- Dubbelstrengig: 1 in 5’—> 3’ richting, andere omgekeerd
- Ketens samen dr H-brugvorming tss complementaire basen
- Charga regel:
- Purines: A+G
- Pyrimidines: T + C
- Enkelstrengig —> dubbelstrengig: haarspeldvorming
Virussen - Enkelstrengig DNA-genoom
- Gebieden vn complementariteit met zichzelf —> interne dubbel helix
haarspeld structuren
Circulair DNA mol. Meeste bacteriële genomen, sommige virussen, bacteriofagen &
plasmiden = DNA info (opgerolde structuren)
—> vermenigvuldiging: dochtercellen elk 1, 2,…
1.2. Denaturatie-renaturatie
Denaturatie - Thermisch (verwarming)
- pH wijziging
- Destabilisatie met ureum / formamide —> moeilijkere renaturatie
- Reversibel
- Sequentie AZ / nucleotiden verandert niet
- Secundaire structuur gaat verloren
- DNA: dubbel —> enkelstrengig (renaturatie = omgekeerd)
Tm (smelttemp) Temp waarbij 1/2 basen in duplex ongepaard zijn
—> ↑ naarmate [G][C] gehalte ↑ => meest # H-bruggen: stabielere,
sterkere binding = moeilijker te breken
Renaturatie Gedenatureerde strengen die geïncubeerd w bij T = 25 °C onder Tm
waarde —> reassociatie
Meting / detectie UV spectrofotometrie: dubbelstrengig DNA absorbeert minder UV bij
260 nm dan enkelstrengig
—> los vd #DNA: altijd start bij 1
—> ↑ curve bij hogere T: meer enkelstrengige nucleotiden = meer abs.
Zuiverheid Schatting: zuivere DNA preparaties:
OD₂₆₀ / OD₂₈₀ = 1,8 —> optische densiteit
Homologe renaturatie - Met volledig complementair stuk identiek DNA
- Di usie brengt deeltjes terug bij elkaar = sneller bij hogere conc DNA
- Kationen (+): ↓ elektrostatische afstoting = makkelijkere renaturatie
= ↑ Tm
Heterologe renaturatie - Met niet volledig identisch / complementair stuk DNA
- Per mismatch ↓ Tm met 1.4 °C
3
ff
ff
