SAMENVATTING
BIOTECHNOLOGIE
PERIODE 2
Opleiding Life Sciences & Chemistry, Inholland
Egmond, Daisy van
Jaar 2017/2018
,Leerdoelen
kennisniveaus
Theorie 3 Biotechnologie
begri toepa
kennis
p ssing
Je bent in staat om:
BIOTECHNOLOGIE (BT)
Biotechnologie te definiëren. x
Aan te geven uit welke wetenschappen biotechnologie is samengesteld. x
Klassieke en moderne biotechnologie te beschrijven. x
producten van fermentatie, klassieke en moderne biotechnologie op te sommen. x
Voor- en nadelen van biotechnologie te noemen. x
Vier toepassingsgebieden (kleuren) van de biotechnologie te onderscheiden en
x
beschrijven.
Drie verschillende manieren van kweken van micro-organismen te benoemen en te
x
beschrijven.
Een groeicurve van micro-organismen te verklaren en te beschrijven x
Een fermentor/ kweekmethode te beschrijven. x
Kenmerken van fermentatie te beschrijven. x
Soorten fermentatie te noemen en de daarbij behorende micro-organismen aan te
x
geven.
De glycolyse, TCA cyclus, elektronen transportketen en fermentatie te beschrijven. x
Structuur van DNA te beschrijven. x
De termen genoom en gen uit te leggen. x
Het ‘centrale dogma’ in de Life Sciences te beschrijven. x
Recombinant DNA technologie uit te leggen. x
Het knippen en plakken van DNA te beschrijven. x
Aan te geven wat een plasmide is en het gebruik hiervan te beschrijven. x
Drijfveren op te sommen voor de toepassing van groene biotechnologie x
De term GGO uit te leggen en voorbeelden hiervan te noemen. x
Aan te geven waarom genetische modificatie sneller is dan klassieke veredeling. x
Uit te leggen hoe insect-resistente en herbicide-tolerante planten tot stand komen. x
Voorbeelden te geven van insect-resistente en herbicide-tolerante planten. x
De werking van Bt-gewassen uit te leggen. x
De werking van Roundup uit te leggen. x
Uit te leggen wat gouden rijst is en hoe dit gewas tot stand is gekomen. x
Biotechnologische toepassingen in de gezondheidszorg te benoemen en te
x
beschrijven.
Te beschrijven wat een antilichaam is. x
Biotechnologische productie van monoclonale antilichamen te beschrijven. x
, Toepassingen van antilichamen in verschillende biochemische technieken te
x
benoemen en uit te leggen.
Gentherapie te beschrijven x
Biotechnologische toepassingen, en producten binnen de industriële biotechnologie
x
te benoemen en te beschrijven.
De rol van de industriële biotechnologie binnen de huidige maatschappelijke
x
discussie te verklaren.
Voorbeelden van primaire en secondaire metabolieten aan te geven en wanneer
x
tijdens de groei van micro-organismen deze worden gevormd.
Soorten biobrandstoffen te herkennen en de productie te beschrijven. x
Soorten bio-plastics te herkennen en de productie te beschrijven. x
Biotechnologische toepassingen (en technieken) in de milieu-biotechnologie te
x
benoemen en te beschrijven.
Voordelen en nadelen te benoemen van toepassingen van biotechnologische
x
technieken binnen het milieu.
Aan te geven hoe stikstof en fosfaat uit afvalwater wordt verwijderd m.b.v.
x
biotechnologie.
Aan te geven hoe actief slib, bio-effluent en gassen verwerkt worden. x
Aan te geven welke stoffen de bodem verontreinigen en hoe deze biotechnologisch
x
kunnen worden verwijderd.
Aan te geven welke stoffen luchtvervuilend zijn en hoe deze biotechnologisch
x
worden verwijderd.
Wat is biotechnologie?
De studie naar technologische toepassingen waarbij biologische systemen, levende
organismen (geselecteerd of genetisch gemodificeerd) worden gebruikt om producten of
processen tot stand te brengen of te veranderen met als doel het ontwikkelen/produceren
van stoffen met een sociale en economische waarde
Amnestying van verschillende wetenschappen:
- Genetic engineering
- Moleculaire biologie
- Genetica
- Celbiologie
- Microbiologie
- Biochemie
- Procestechnologie
- Proteïn engineering
- Bio-informatica
Geschiedenis Biotechnologie
Klassieke biotechnologie: Traditionele technieken om dieren en planten te kweken en het
gebruik van bacteriën, gisten en schimmels voor de productie van brood, wijn, bier en kaas.
- Toevallige ontdekkingen
- Traditionele technieken
, - Moderne biotechnologie: Past de eigenschappen van bacteriën, planten en dieren
aan door in te grijpen op het DNA.
- Bundelen kennis
- Beheersen, voorspellen, controleren processen
- Genomics; transcriptomics; proteomics
Voor- en nadelen biotechnologie
Voordelen:
- Productie van grote hoeveelheden bruikbare stoffen
- Combineren van gewenste eigenschappen van verschillende organismen in een
organisme
- Diagnose van erfelijke ziekten en/of afwijkingen
Nadelen:
- Complex onderzoek
- Kostbaar
- Maatschappelijke acceptatie
Verschillende ‘kleuren’ biotechnologie
De vier belangrijkste zijn:
Green Agriculture
- Donkergroen: alle biotechnologische toepassingen in de agrarische sector
- Lichtgroen: alle biotechnologische toepassingen in de voedingsmiddelenindustrie
White Gene-based bio industries
- Alle biotechnologische toepassingen in de (petro)chemische sector: bio plastic,
biobrandstoffen, antibiotica, vitamines, enzymen voor ‘light’ producten
Red Health care
- Alle biotechnologische toepassingen in de medische sector: geneesmiddelen
productie, vaccine productie, therapieën (stamcel-/gen-)
Blue Aquaculture
- Alle biotechnologische toepassingen in de milieusector: micro- organismen
(genetisch gemodificeerde) reinigen bodem, water, lucht doordat ze in staat zijn om
stoffen af te breken.
Micro-organismen kweken
Er zijn 3 verschillende manieren waarop micro-organismen worden gekweekt
- Bath cultuur
- Fedbatch cultuur
- Continu cultuur
,Bath cultuur
Goedkope/eenvoudige kweekmethode voor het eenmalig verkrijgen van een product.
Kweekmethode met vaste hoeveelheden/waarden:
- Voedingstoffen
- Temperatuur
- pH
- Beluchting
Wanneer de voedingstoffen, of andere factoren limiterend worden, zullen cellen sterven. De
cellen of hun producten worden uit het medium geïsoleerd voordat de cellen afsterven.
Groeicurve micro-organismen in batch cultuur:
Fasen:
1. Lag fase: De gist past zich aan aan het
milieu
2. Exponentiële groeifase: Hier is de
toename van de groei van de gist
exponentieel
3. Stationaire fase: het aantal levende cellen
blijft constant
4. Afstervingsfase (lysis): het aantal levende
cellen neemt af
Fedbatch cultuur
Kweekmethode met als doel om hoge celdichtheden te verkrijgen en het langer in kweek
houden van de micro-organismen (dus meer product). Dit is een methode die is gebaseerd
op het toevoegen van voedingsstoffen (met hoge concentratie) aan een batch cultuur.
- Het medium (geconcentreerd C en/of N bronnen) wordt continu of gereguleerd
steriel toegevoegd
- Gecontroleerde voeding resulteert in hogere biomassa (meer product)
- Fermentatie wordt gelimiteerd door de productie/ophoping van toxische producten.
BATCH FED-BATCH
Glucose
Product
Product
Glucose
Biomass Biomass
, Continu cultuur
Kweekmethode waarbij micro-organismen een lange tijd (soms jaren) in kweek worden
gehouden. Hierdoor kan er met één kweek voor een lange tijd een product worden
geproduceerd.
- Er wordt vers medium toegevoegd terwijl er cultuur wordt afgetapt, hierdoor blijft
het kweekvolume constant.
- Groeiparameters kunnen worden aangepast en gecontroleerd: Temperatuur, pH,
beluchting/roersnelheid en voeding.
Fermentatie
Omzetten van biologische materialen met behulp van bacteriën, gisten of schimmels in
afwezigheid van zuurstof (anaeroob). Suikers of andere koolhydraten worden omgezet tot
bijvoorbeeld melkzuur, azijnzuur of alcohol. Het doel hiervan is:
- Houdbaarheid te verlengen (yoghurt, vlees)
- Smaak/aroma’s toevoegen
- Verteerbaarheid verbeteren (cassave)
- Voedingswaarde te verhogen (tempeh)
Alcoholische gisting
BIOTECHNOLOGIE
PERIODE 2
Opleiding Life Sciences & Chemistry, Inholland
Egmond, Daisy van
Jaar 2017/2018
,Leerdoelen
kennisniveaus
Theorie 3 Biotechnologie
begri toepa
kennis
p ssing
Je bent in staat om:
BIOTECHNOLOGIE (BT)
Biotechnologie te definiëren. x
Aan te geven uit welke wetenschappen biotechnologie is samengesteld. x
Klassieke en moderne biotechnologie te beschrijven. x
producten van fermentatie, klassieke en moderne biotechnologie op te sommen. x
Voor- en nadelen van biotechnologie te noemen. x
Vier toepassingsgebieden (kleuren) van de biotechnologie te onderscheiden en
x
beschrijven.
Drie verschillende manieren van kweken van micro-organismen te benoemen en te
x
beschrijven.
Een groeicurve van micro-organismen te verklaren en te beschrijven x
Een fermentor/ kweekmethode te beschrijven. x
Kenmerken van fermentatie te beschrijven. x
Soorten fermentatie te noemen en de daarbij behorende micro-organismen aan te
x
geven.
De glycolyse, TCA cyclus, elektronen transportketen en fermentatie te beschrijven. x
Structuur van DNA te beschrijven. x
De termen genoom en gen uit te leggen. x
Het ‘centrale dogma’ in de Life Sciences te beschrijven. x
Recombinant DNA technologie uit te leggen. x
Het knippen en plakken van DNA te beschrijven. x
Aan te geven wat een plasmide is en het gebruik hiervan te beschrijven. x
Drijfveren op te sommen voor de toepassing van groene biotechnologie x
De term GGO uit te leggen en voorbeelden hiervan te noemen. x
Aan te geven waarom genetische modificatie sneller is dan klassieke veredeling. x
Uit te leggen hoe insect-resistente en herbicide-tolerante planten tot stand komen. x
Voorbeelden te geven van insect-resistente en herbicide-tolerante planten. x
De werking van Bt-gewassen uit te leggen. x
De werking van Roundup uit te leggen. x
Uit te leggen wat gouden rijst is en hoe dit gewas tot stand is gekomen. x
Biotechnologische toepassingen in de gezondheidszorg te benoemen en te
x
beschrijven.
Te beschrijven wat een antilichaam is. x
Biotechnologische productie van monoclonale antilichamen te beschrijven. x
, Toepassingen van antilichamen in verschillende biochemische technieken te
x
benoemen en uit te leggen.
Gentherapie te beschrijven x
Biotechnologische toepassingen, en producten binnen de industriële biotechnologie
x
te benoemen en te beschrijven.
De rol van de industriële biotechnologie binnen de huidige maatschappelijke
x
discussie te verklaren.
Voorbeelden van primaire en secondaire metabolieten aan te geven en wanneer
x
tijdens de groei van micro-organismen deze worden gevormd.
Soorten biobrandstoffen te herkennen en de productie te beschrijven. x
Soorten bio-plastics te herkennen en de productie te beschrijven. x
Biotechnologische toepassingen (en technieken) in de milieu-biotechnologie te
x
benoemen en te beschrijven.
Voordelen en nadelen te benoemen van toepassingen van biotechnologische
x
technieken binnen het milieu.
Aan te geven hoe stikstof en fosfaat uit afvalwater wordt verwijderd m.b.v.
x
biotechnologie.
Aan te geven hoe actief slib, bio-effluent en gassen verwerkt worden. x
Aan te geven welke stoffen de bodem verontreinigen en hoe deze biotechnologisch
x
kunnen worden verwijderd.
Aan te geven welke stoffen luchtvervuilend zijn en hoe deze biotechnologisch
x
worden verwijderd.
Wat is biotechnologie?
De studie naar technologische toepassingen waarbij biologische systemen, levende
organismen (geselecteerd of genetisch gemodificeerd) worden gebruikt om producten of
processen tot stand te brengen of te veranderen met als doel het ontwikkelen/produceren
van stoffen met een sociale en economische waarde
Amnestying van verschillende wetenschappen:
- Genetic engineering
- Moleculaire biologie
- Genetica
- Celbiologie
- Microbiologie
- Biochemie
- Procestechnologie
- Proteïn engineering
- Bio-informatica
Geschiedenis Biotechnologie
Klassieke biotechnologie: Traditionele technieken om dieren en planten te kweken en het
gebruik van bacteriën, gisten en schimmels voor de productie van brood, wijn, bier en kaas.
- Toevallige ontdekkingen
- Traditionele technieken
, - Moderne biotechnologie: Past de eigenschappen van bacteriën, planten en dieren
aan door in te grijpen op het DNA.
- Bundelen kennis
- Beheersen, voorspellen, controleren processen
- Genomics; transcriptomics; proteomics
Voor- en nadelen biotechnologie
Voordelen:
- Productie van grote hoeveelheden bruikbare stoffen
- Combineren van gewenste eigenschappen van verschillende organismen in een
organisme
- Diagnose van erfelijke ziekten en/of afwijkingen
Nadelen:
- Complex onderzoek
- Kostbaar
- Maatschappelijke acceptatie
Verschillende ‘kleuren’ biotechnologie
De vier belangrijkste zijn:
Green Agriculture
- Donkergroen: alle biotechnologische toepassingen in de agrarische sector
- Lichtgroen: alle biotechnologische toepassingen in de voedingsmiddelenindustrie
White Gene-based bio industries
- Alle biotechnologische toepassingen in de (petro)chemische sector: bio plastic,
biobrandstoffen, antibiotica, vitamines, enzymen voor ‘light’ producten
Red Health care
- Alle biotechnologische toepassingen in de medische sector: geneesmiddelen
productie, vaccine productie, therapieën (stamcel-/gen-)
Blue Aquaculture
- Alle biotechnologische toepassingen in de milieusector: micro- organismen
(genetisch gemodificeerde) reinigen bodem, water, lucht doordat ze in staat zijn om
stoffen af te breken.
Micro-organismen kweken
Er zijn 3 verschillende manieren waarop micro-organismen worden gekweekt
- Bath cultuur
- Fedbatch cultuur
- Continu cultuur
,Bath cultuur
Goedkope/eenvoudige kweekmethode voor het eenmalig verkrijgen van een product.
Kweekmethode met vaste hoeveelheden/waarden:
- Voedingstoffen
- Temperatuur
- pH
- Beluchting
Wanneer de voedingstoffen, of andere factoren limiterend worden, zullen cellen sterven. De
cellen of hun producten worden uit het medium geïsoleerd voordat de cellen afsterven.
Groeicurve micro-organismen in batch cultuur:
Fasen:
1. Lag fase: De gist past zich aan aan het
milieu
2. Exponentiële groeifase: Hier is de
toename van de groei van de gist
exponentieel
3. Stationaire fase: het aantal levende cellen
blijft constant
4. Afstervingsfase (lysis): het aantal levende
cellen neemt af
Fedbatch cultuur
Kweekmethode met als doel om hoge celdichtheden te verkrijgen en het langer in kweek
houden van de micro-organismen (dus meer product). Dit is een methode die is gebaseerd
op het toevoegen van voedingsstoffen (met hoge concentratie) aan een batch cultuur.
- Het medium (geconcentreerd C en/of N bronnen) wordt continu of gereguleerd
steriel toegevoegd
- Gecontroleerde voeding resulteert in hogere biomassa (meer product)
- Fermentatie wordt gelimiteerd door de productie/ophoping van toxische producten.
BATCH FED-BATCH
Glucose
Product
Product
Glucose
Biomass Biomass
, Continu cultuur
Kweekmethode waarbij micro-organismen een lange tijd (soms jaren) in kweek worden
gehouden. Hierdoor kan er met één kweek voor een lange tijd een product worden
geproduceerd.
- Er wordt vers medium toegevoegd terwijl er cultuur wordt afgetapt, hierdoor blijft
het kweekvolume constant.
- Groeiparameters kunnen worden aangepast en gecontroleerd: Temperatuur, pH,
beluchting/roersnelheid en voeding.
Fermentatie
Omzetten van biologische materialen met behulp van bacteriën, gisten of schimmels in
afwezigheid van zuurstof (anaeroob). Suikers of andere koolhydraten worden omgezet tot
bijvoorbeeld melkzuur, azijnzuur of alcohol. Het doel hiervan is:
- Houdbaarheid te verlengen (yoghurt, vlees)
- Smaak/aroma’s toevoegen
- Verteerbaarheid verbeteren (cassave)
- Voedingswaarde te verhogen (tempeh)
Alcoholische gisting
