Samenvatting Biotechnologie
Inhoud
Samenvatting Biotechnologie..............................................................................................................1
Leerdoelen......................................................................................................................................4
HC 1: Regulatie van de genexpressie (epigenetica) ..............................................................................5
DNA en eiwitsynthese .....................................................................................................................5
Regulatie van genexpressie .............................................................................................................5
Regulatie van de chromatine structuur ...........................................................................................6
Transcriptionele regulatie ...............................................................................................................7
Negatieve controle van de transcriptie door repressie.................................................................8
Negatieve controle transcriptie door inductie ........................................................................... 11
Positieve controle transcriptie ................................................................................................... 12
Positieve en negatieve regulatie transcriptie ............................................................................. 13
Overzicht van de regulatie van transcriptie bij een eukaryoot ....................................................... 14
Positieve controle transcriptie ................................................................................................... 14
Positieve regulatie transcriptie en celdifferentiatie ................................................................... 15
Post-transcriptionele regulatie ...................................................................................................... 17
RNA processing ......................................................................................................................... 17
RNA processing -> Alternatieve splicing ..................................................................................... 17
Eiwitten en small ncRNA‘s ......................................................................................................... 18
RNA interference (RNAi); siRNA; miRNA en ncRNA ........................................................................ 18
Effect op mRNA door miRNA en siRNA ...................................................................................... 18
ncRNA’s en RNA interference .................................................................................................... 19
Chromatinevervorming met ncRNA’s ........................................................................................ 20
Andere functies ncRNA’s ........................................................................................................... 20
ncRNA’s, evolutie en complex leven .......................................................................................... 21
HC 2: Regulatie van genexpressie en horizontale gentransfer bij prokaryoten ................................... 22
Regulatie van genexpressie ........................................................................................................... 22
Celdifferentiatie en -determinatie ............................................................................................. 22
Opzet en ontwikkeling van lichaamsbouwplan .......................................................................... 25
Celdifferentiatie en -determinatie ............................................................................................. 28
Modificatie van genen in de natuur ............................................................................................... 28
Transformatie ........................................................................................................................... 30
Achtergrond transductie -> Bacteriofagen en infectie bacteriën ................................................ 31
, Algemene transductie (transductie 1)........................................................................................ 32
Gespecialiseerde transductie (transductie 2) ............................................................................. 32
Conjugatie................................................................................................................................. 33
Genetische merkers en DNA technieken ........................................................................................... 35
Genetische merkers ...................................................................................................................... 35
Mogelijkheden DNA molecuul ....................................................................................................... 36
Verkrijgen van een DNA molecuul ............................................................................................. 36
DNA uit de cel ........................................................................................................................... 36
DNA restrictie ............................................................................................................................... 37
Knippen..................................................................................................................................... 37
Restrictie enzymen.................................................................................................................... 38
DNA ligatie .................................................................................................................................... 38
Plakken “Backbone” .................................................................................................................. 38
DNA hybridisatie ........................................................................................................................... 40
Herhaling DNA replicatie ............................................................................................................... 41
DNA synthese ............................................................................................................................... 42
Zelf DNA kopiëren ......................................................................................................................... 42
Doelsequentie ........................................................................................................................... 43
PCR ingrediënten ...................................................................................................................... 44
PCR ........................................................................................................................................... 44
Primers ..................................................................................................................................... 44
DNA databank ........................................................................................................................... 44
DNA zichtbaar maken ................................................................................................................ 44
Gel elektroforese ...................................................................................................................... 45
Resultaat gel elekroforese ......................................................................................................... 45
mRNA analyseren...................................................................................................................... 46
Van mRNA naar resultaat .......................................................................................................... 47
Conclusie ...................................................................................................................................... 48
Genetische merkers en DNA technieken ........................................................................................... 48
Wanneer zijn DNA technieken nodig? ........................................................................................... 48
DNA en RNA profiling .................................................................................................................... 48
DNA sequensen......................................................................................................................... 48
Specifieke genen DNA onderzoeken .............................................................................................. 52
Merkertechnieken..................................................................................................................... 52
Specifieke genen DNA onderzoeken .......................................................................................... 52
Variatie in DNA zichtbaar maken ............................................................................................... 52
2
, PCR-RFLP................................................................................................................................... 53
Allel specifieke PCR ....................................................................................................................... 54
Variatie van PCR producten bij verschillende allelen.................................................................. 54
PCR van microsatellieten ........................................................................................................... 55
Micro Array / DNA gene chips ....................................................................................................... 56
RNA SEQ: De opvolger van de Micro Array bij meten genexpressie............................................ 57
Genetische modificatie ..................................................................................................................... 58
Modificatie van genen Overzicht ................................................................................................... 58
Genetische modificatie van plasmides........................................................................................... 59
Herhaling en vervolg HC 3 “restrictie en ligatie” ........................................................................ 59
Selectie van recombinante bacteriën ........................................................................................ 60
Selectie van recombinante bacterën ......................................................................................... 60
Genetische modificatie ................................................................................................................. 62
Gespecialiseerde plasmides en modificatie bij eukaryoten ........................................................ 62
Genetische modificatie van plasmides........................................................................................... 63
Genen van eukaryoten in bacteriën ........................................................................................... 63
Genetische modificatie eukaryoten ............................................................................................... 64
Nieuwe genen in planten .......................................................................................................... 64
Genen in planten met het binair vectorsysteem ........................................................................ 65
Genen in planten met binair vectorsysteem .............................................................................. 65
Modificatie van genen................................................................................................................... 66
Andere manier om genen in te brengen .................................................................................... 66
CRISPR – CAS9 ; Genetische modificatie met punt-mutaties .......................................................... 67
CRISPR-CAS9 ............................................................................................................................. 67
CRISPR-CAS9 ............................................................................................................................. 68
Alternatieven voor CRISPR – CAS9 ............................................................................................. 69
Modificatie van genen................................................................................................................... 69
Enkele toepassingen van GM bij planten en dieren ................................................................... 69
Veiligheid en ethische vragen en DNA technologie .................................................................... 69
3
, Leerdoelen
Voor het onderdeel Regulatie en modificatie van genexpressie kan de student:
• De mechanismen waarop RNA-transcriptie, RNA processing en RNA translatie wordt
gereguleerd schematisch uitwerken aan de hand van een voorbeeld.
• Uitleggen hoe concentratieverschillen van regulerende stoffen leiden tot verschillen in
genexpressie en daarmee celdifferentiatie en -determinatie.
• Uitleggen op welke manieren horizontale genoverdracht plaats vindt in de natuur bij
prokaryoten.
• Uitleggen op welke manieren de mens genetische modificatie kan toepassen door gebruik te
maken van horizontale genoverdracht in de natuur.
• Een experiment ontwerpen op basis van een hypothese over de werking van de regulatie of
modificatie van genexpressie.
Voor het onderdeel Merker technieken met alle bijbehorende stappen en het interpreteren van de
data uit deze technieken kan de student:
• Uitleggen welke verschillende stappen nodig zijn bij moleculaire technieken vanaf het
verzamelen van de samples tot en met de resultaten van de moleculaire merker-techniek.
• Van twee sequentietechnieken uitleggen hoe de sequentie van een onbekende nucleotide-
volgorde van een stuk DNA bepaald kan worden.
• Aan de hand van een gegeven werkwijze met ene PCR en/of PCR-RFLP voorspellen welke
resultaten te verwachten zijn bij een gel-elektroforese.
• Uitleggen hoe je variatie in het DNA met behulp van de DNA technieken: PCR-RFLP,
microsatellieten, DNA-chip zichtbaar kan maken.
• Uitleggen hoe je variatie in de genexpressie met de RNA techniek microarray zichtbaar kan
maken.
4
Inhoud
Samenvatting Biotechnologie..............................................................................................................1
Leerdoelen......................................................................................................................................4
HC 1: Regulatie van de genexpressie (epigenetica) ..............................................................................5
DNA en eiwitsynthese .....................................................................................................................5
Regulatie van genexpressie .............................................................................................................5
Regulatie van de chromatine structuur ...........................................................................................6
Transcriptionele regulatie ...............................................................................................................7
Negatieve controle van de transcriptie door repressie.................................................................8
Negatieve controle transcriptie door inductie ........................................................................... 11
Positieve controle transcriptie ................................................................................................... 12
Positieve en negatieve regulatie transcriptie ............................................................................. 13
Overzicht van de regulatie van transcriptie bij een eukaryoot ....................................................... 14
Positieve controle transcriptie ................................................................................................... 14
Positieve regulatie transcriptie en celdifferentiatie ................................................................... 15
Post-transcriptionele regulatie ...................................................................................................... 17
RNA processing ......................................................................................................................... 17
RNA processing -> Alternatieve splicing ..................................................................................... 17
Eiwitten en small ncRNA‘s ......................................................................................................... 18
RNA interference (RNAi); siRNA; miRNA en ncRNA ........................................................................ 18
Effect op mRNA door miRNA en siRNA ...................................................................................... 18
ncRNA’s en RNA interference .................................................................................................... 19
Chromatinevervorming met ncRNA’s ........................................................................................ 20
Andere functies ncRNA’s ........................................................................................................... 20
ncRNA’s, evolutie en complex leven .......................................................................................... 21
HC 2: Regulatie van genexpressie en horizontale gentransfer bij prokaryoten ................................... 22
Regulatie van genexpressie ........................................................................................................... 22
Celdifferentiatie en -determinatie ............................................................................................. 22
Opzet en ontwikkeling van lichaamsbouwplan .......................................................................... 25
Celdifferentiatie en -determinatie ............................................................................................. 28
Modificatie van genen in de natuur ............................................................................................... 28
Transformatie ........................................................................................................................... 30
Achtergrond transductie -> Bacteriofagen en infectie bacteriën ................................................ 31
, Algemene transductie (transductie 1)........................................................................................ 32
Gespecialiseerde transductie (transductie 2) ............................................................................. 32
Conjugatie................................................................................................................................. 33
Genetische merkers en DNA technieken ........................................................................................... 35
Genetische merkers ...................................................................................................................... 35
Mogelijkheden DNA molecuul ....................................................................................................... 36
Verkrijgen van een DNA molecuul ............................................................................................. 36
DNA uit de cel ........................................................................................................................... 36
DNA restrictie ............................................................................................................................... 37
Knippen..................................................................................................................................... 37
Restrictie enzymen.................................................................................................................... 38
DNA ligatie .................................................................................................................................... 38
Plakken “Backbone” .................................................................................................................. 38
DNA hybridisatie ........................................................................................................................... 40
Herhaling DNA replicatie ............................................................................................................... 41
DNA synthese ............................................................................................................................... 42
Zelf DNA kopiëren ......................................................................................................................... 42
Doelsequentie ........................................................................................................................... 43
PCR ingrediënten ...................................................................................................................... 44
PCR ........................................................................................................................................... 44
Primers ..................................................................................................................................... 44
DNA databank ........................................................................................................................... 44
DNA zichtbaar maken ................................................................................................................ 44
Gel elektroforese ...................................................................................................................... 45
Resultaat gel elekroforese ......................................................................................................... 45
mRNA analyseren...................................................................................................................... 46
Van mRNA naar resultaat .......................................................................................................... 47
Conclusie ...................................................................................................................................... 48
Genetische merkers en DNA technieken ........................................................................................... 48
Wanneer zijn DNA technieken nodig? ........................................................................................... 48
DNA en RNA profiling .................................................................................................................... 48
DNA sequensen......................................................................................................................... 48
Specifieke genen DNA onderzoeken .............................................................................................. 52
Merkertechnieken..................................................................................................................... 52
Specifieke genen DNA onderzoeken .......................................................................................... 52
Variatie in DNA zichtbaar maken ............................................................................................... 52
2
, PCR-RFLP................................................................................................................................... 53
Allel specifieke PCR ....................................................................................................................... 54
Variatie van PCR producten bij verschillende allelen.................................................................. 54
PCR van microsatellieten ........................................................................................................... 55
Micro Array / DNA gene chips ....................................................................................................... 56
RNA SEQ: De opvolger van de Micro Array bij meten genexpressie............................................ 57
Genetische modificatie ..................................................................................................................... 58
Modificatie van genen Overzicht ................................................................................................... 58
Genetische modificatie van plasmides........................................................................................... 59
Herhaling en vervolg HC 3 “restrictie en ligatie” ........................................................................ 59
Selectie van recombinante bacteriën ........................................................................................ 60
Selectie van recombinante bacterën ......................................................................................... 60
Genetische modificatie ................................................................................................................. 62
Gespecialiseerde plasmides en modificatie bij eukaryoten ........................................................ 62
Genetische modificatie van plasmides........................................................................................... 63
Genen van eukaryoten in bacteriën ........................................................................................... 63
Genetische modificatie eukaryoten ............................................................................................... 64
Nieuwe genen in planten .......................................................................................................... 64
Genen in planten met het binair vectorsysteem ........................................................................ 65
Genen in planten met binair vectorsysteem .............................................................................. 65
Modificatie van genen................................................................................................................... 66
Andere manier om genen in te brengen .................................................................................... 66
CRISPR – CAS9 ; Genetische modificatie met punt-mutaties .......................................................... 67
CRISPR-CAS9 ............................................................................................................................. 67
CRISPR-CAS9 ............................................................................................................................. 68
Alternatieven voor CRISPR – CAS9 ............................................................................................. 69
Modificatie van genen................................................................................................................... 69
Enkele toepassingen van GM bij planten en dieren ................................................................... 69
Veiligheid en ethische vragen en DNA technologie .................................................................... 69
3
, Leerdoelen
Voor het onderdeel Regulatie en modificatie van genexpressie kan de student:
• De mechanismen waarop RNA-transcriptie, RNA processing en RNA translatie wordt
gereguleerd schematisch uitwerken aan de hand van een voorbeeld.
• Uitleggen hoe concentratieverschillen van regulerende stoffen leiden tot verschillen in
genexpressie en daarmee celdifferentiatie en -determinatie.
• Uitleggen op welke manieren horizontale genoverdracht plaats vindt in de natuur bij
prokaryoten.
• Uitleggen op welke manieren de mens genetische modificatie kan toepassen door gebruik te
maken van horizontale genoverdracht in de natuur.
• Een experiment ontwerpen op basis van een hypothese over de werking van de regulatie of
modificatie van genexpressie.
Voor het onderdeel Merker technieken met alle bijbehorende stappen en het interpreteren van de
data uit deze technieken kan de student:
• Uitleggen welke verschillende stappen nodig zijn bij moleculaire technieken vanaf het
verzamelen van de samples tot en met de resultaten van de moleculaire merker-techniek.
• Van twee sequentietechnieken uitleggen hoe de sequentie van een onbekende nucleotide-
volgorde van een stuk DNA bepaald kan worden.
• Aan de hand van een gegeven werkwijze met ene PCR en/of PCR-RFLP voorspellen welke
resultaten te verwachten zijn bij een gel-elektroforese.
• Uitleggen hoe je variatie in het DNA met behulp van de DNA technieken: PCR-RFLP,
microsatellieten, DNA-chip zichtbaar kan maken.
• Uitleggen hoe je variatie in de genexpressie met de RNA techniek microarray zichtbaar kan
maken.
4
