Module 15 – Biotechnologie
Hoofdstuk 1: Gewoon onderzoeksdomein
Sinds de jaren ’70 is biotechnologie sterk ontwikkeld, net zoals: computers, telefoons, AI
Biotechnologie heeft grote impact op: geneeskunde, landbouw, industrie
1. Bacteriën en gisten als fabriek
Organismen kunnen gebruikt worden om stoffen te produceren die wij willen. Vb.: bacteriën, gisten
Deze organismen maken stoffen die ze normaal niet zouden maken, worden genetisch aangepast
Synthetic genomes
• DNA zelf fabriceren
• genetische codes schrijven
• gebruik van rekenkracht en AI
• nieuwe moleculen ontdekken of ontwerpen
Voorbeeld: sterker eiwit ontwikkelen voor proteïneproducten
Werking:
• code voor eiwit bepalen
• DNA maken
• DNA in bacterie steken
• bacterie produceert het gewenste eiwit
Dit noemt men: recombinant DNA, genetisch gemengde organismen
2. Downsyndroom
Trisomie 21: extra chromosoom 21, ontstaat door fout tijdens vorming van eicel of zaadcel
Normaal: zaadcel (n) 23 x eicel (n) = 23
Bij fout: eicel of zaadcel bevat 24 chromosomen à zygote bevat 47 chromosomen
Mogelijke techniek: extra chromosoom wegknippen
Ethische vragen:
• moeten we syndromen proberen verwijderen?
• waar ligt de grens?
• wat met mensen die al leven met het syndroom?
Klassieke versus moderne biotechnologie
Klassieke biotechnologie Moderne biotechnologie: 2de helft 20e E 1953
Selectief kruisen Rechtstreeks DNA aanpassen
Veredeling Genetische manipulatie
Binnen “soortbarrière” Geen soortbarrière
Binnen een soort gaan kruisen
Random gene transfer Gericht werken
• alle eigenschappen worden mee overgedragen
• ook ongewenste eigenschappen, zoals : agressiviteit
Traag proces Sneller proces
gunstige eigenschappen bij elkaar combineren te kruisen Belangrijk moment: 1953: DNA-structuur
bv. sperma mannelijk paard sportief in vrouw steken voor beschreven
sportief paard
Kenmerken:
Voorbeelden: • rechtstreeks DNA aanpassen
• paarden kweken • sneller, nauwkeuriger en over
• planten veredelen soortgrenzen heen
• gebruik van gisten en schimmels: brood, bier, kaas,
wijn prutsen in de hoop eigenschappen te veranderen.
Plant genetisch aangepast zodat plant nieuwe
eigenschap kreeg (DNA veranderen)
Cisgeen en transgeen
Cisgeen: genen binnen dezelfde soort
Transgeen: genen van andere soort
, Prof. Van Montagu (’80) : Professor Van Montagu ontwikkelde technieken voor genetische manipulatie
van planten.
luipaarden (snelste dieren)
DNA compatibel met paard hopen dat het werkt (dus geen soortenbarrière) over soortgrenzen
luipaard grote staart, enkel snel lopen meenemen gerichter en over soorten werken
Cisgeen: binnen soort
Transgeen: over ras heen
Basis biotech ‘80
Agrobacterium tumefaciens
Bacterie uit de bodem.
Eigenschappen: bezit ringvormig DNA: Ti-plasmide, kan DNA overbrengen naar plantencellen
Gevolg:
• tumoren op planten
• ongecontroleerde groei stengels
Plantencel wordt: transgeen (door plasmide in te spuiten) De bacterie brengt via het Ti-plasmide vreemd DNA in de plantencel.
Bt-gewassen
Gewassen genetisch aangepast om zichzelf te beschermen tegen insecten.
Probleem: gewassen gevoelig voor insecten en ziektes, landbouwers moeten sproeien
Oplossing: Bacillus thuringiensis produceert Bt-toxine, insecten sterven door dit gif
Wetenschappers: combineren Bt-gen met Ti-plasmide à brengen dit in planten
Resultaat: plant maakt zelf insecticide, minder sproeistoffen nodig
Voorbeelden:
• maïsstengelboren choleadokeven aardappelziekte: blaadjes van aardappel
• tabaksplant: keuze want niet voedsel en is groot genoeg
Stukje DNA waaruit vreemd DNA van een andere organisme zit
- Bacillus TN maakt gif: insecten zijn daar gevoelig aan
- Agrobacterium T. reuzenplasmide (ti-plasmide)
è prof. Heeft die 2 gecombineerd dan krijg je een transgeen plasmide
Hoe maken we insuline?
Diabetespatiënten:
• maken onvoldoende insuline
• bloedsuiker stijgt
Vroeger:
• insuline uit pancreas van runderen
• kleine opbrengst
• duur proces, niet kostenefficiënt
Nu:
• insulinegen (AATT TTAA) in plasmide plaatsen
• plasmide in bacterie of gist brengen
• bacteriën produceren insuline
Voordelen: grote opbrengst, goedkoper, efficiënter
Dit is een succes van recombinant DNA-technologie.
2. Toepassingsgebieden van biotechnologie
Rode biotechnologie: Geneeskunde: insulineproductie, medicijnen
Groene biotechnologie: Landbouw: Bt-gewassen, en Rice
Witte biotechnologie: Industrie: bacteriën die plastic afbreken en de basisstof voor Dafalgan maken (aardolie)
Blauwe biotechnologie: Toepassingen uit zee-organismen
Golden Rice
Genetisch aangepaste rijst.
Eigenschap: bevat beta-caroteen, nodig voor vitamine A
Hoofdstuk 1: Gewoon onderzoeksdomein
Sinds de jaren ’70 is biotechnologie sterk ontwikkeld, net zoals: computers, telefoons, AI
Biotechnologie heeft grote impact op: geneeskunde, landbouw, industrie
1. Bacteriën en gisten als fabriek
Organismen kunnen gebruikt worden om stoffen te produceren die wij willen. Vb.: bacteriën, gisten
Deze organismen maken stoffen die ze normaal niet zouden maken, worden genetisch aangepast
Synthetic genomes
• DNA zelf fabriceren
• genetische codes schrijven
• gebruik van rekenkracht en AI
• nieuwe moleculen ontdekken of ontwerpen
Voorbeeld: sterker eiwit ontwikkelen voor proteïneproducten
Werking:
• code voor eiwit bepalen
• DNA maken
• DNA in bacterie steken
• bacterie produceert het gewenste eiwit
Dit noemt men: recombinant DNA, genetisch gemengde organismen
2. Downsyndroom
Trisomie 21: extra chromosoom 21, ontstaat door fout tijdens vorming van eicel of zaadcel
Normaal: zaadcel (n) 23 x eicel (n) = 23
Bij fout: eicel of zaadcel bevat 24 chromosomen à zygote bevat 47 chromosomen
Mogelijke techniek: extra chromosoom wegknippen
Ethische vragen:
• moeten we syndromen proberen verwijderen?
• waar ligt de grens?
• wat met mensen die al leven met het syndroom?
Klassieke versus moderne biotechnologie
Klassieke biotechnologie Moderne biotechnologie: 2de helft 20e E 1953
Selectief kruisen Rechtstreeks DNA aanpassen
Veredeling Genetische manipulatie
Binnen “soortbarrière” Geen soortbarrière
Binnen een soort gaan kruisen
Random gene transfer Gericht werken
• alle eigenschappen worden mee overgedragen
• ook ongewenste eigenschappen, zoals : agressiviteit
Traag proces Sneller proces
gunstige eigenschappen bij elkaar combineren te kruisen Belangrijk moment: 1953: DNA-structuur
bv. sperma mannelijk paard sportief in vrouw steken voor beschreven
sportief paard
Kenmerken:
Voorbeelden: • rechtstreeks DNA aanpassen
• paarden kweken • sneller, nauwkeuriger en over
• planten veredelen soortgrenzen heen
• gebruik van gisten en schimmels: brood, bier, kaas,
wijn prutsen in de hoop eigenschappen te veranderen.
Plant genetisch aangepast zodat plant nieuwe
eigenschap kreeg (DNA veranderen)
Cisgeen en transgeen
Cisgeen: genen binnen dezelfde soort
Transgeen: genen van andere soort
, Prof. Van Montagu (’80) : Professor Van Montagu ontwikkelde technieken voor genetische manipulatie
van planten.
luipaarden (snelste dieren)
DNA compatibel met paard hopen dat het werkt (dus geen soortenbarrière) over soortgrenzen
luipaard grote staart, enkel snel lopen meenemen gerichter en over soorten werken
Cisgeen: binnen soort
Transgeen: over ras heen
Basis biotech ‘80
Agrobacterium tumefaciens
Bacterie uit de bodem.
Eigenschappen: bezit ringvormig DNA: Ti-plasmide, kan DNA overbrengen naar plantencellen
Gevolg:
• tumoren op planten
• ongecontroleerde groei stengels
Plantencel wordt: transgeen (door plasmide in te spuiten) De bacterie brengt via het Ti-plasmide vreemd DNA in de plantencel.
Bt-gewassen
Gewassen genetisch aangepast om zichzelf te beschermen tegen insecten.
Probleem: gewassen gevoelig voor insecten en ziektes, landbouwers moeten sproeien
Oplossing: Bacillus thuringiensis produceert Bt-toxine, insecten sterven door dit gif
Wetenschappers: combineren Bt-gen met Ti-plasmide à brengen dit in planten
Resultaat: plant maakt zelf insecticide, minder sproeistoffen nodig
Voorbeelden:
• maïsstengelboren choleadokeven aardappelziekte: blaadjes van aardappel
• tabaksplant: keuze want niet voedsel en is groot genoeg
Stukje DNA waaruit vreemd DNA van een andere organisme zit
- Bacillus TN maakt gif: insecten zijn daar gevoelig aan
- Agrobacterium T. reuzenplasmide (ti-plasmide)
è prof. Heeft die 2 gecombineerd dan krijg je een transgeen plasmide
Hoe maken we insuline?
Diabetespatiënten:
• maken onvoldoende insuline
• bloedsuiker stijgt
Vroeger:
• insuline uit pancreas van runderen
• kleine opbrengst
• duur proces, niet kostenefficiënt
Nu:
• insulinegen (AATT TTAA) in plasmide plaatsen
• plasmide in bacterie of gist brengen
• bacteriën produceren insuline
Voordelen: grote opbrengst, goedkoper, efficiënter
Dit is een succes van recombinant DNA-technologie.
2. Toepassingsgebieden van biotechnologie
Rode biotechnologie: Geneeskunde: insulineproductie, medicijnen
Groene biotechnologie: Landbouw: Bt-gewassen, en Rice
Witte biotechnologie: Industrie: bacteriën die plastic afbreken en de basisstof voor Dafalgan maken (aardolie)
Blauwe biotechnologie: Toepassingen uit zee-organismen
Golden Rice
Genetisch aangepaste rijst.
Eigenschap: bevat beta-caroteen, nodig voor vitamine A
