20. BIOTECHNOLOGIE Technieken & toepassingen. DEFINITIE •Biotechnologie: bios, technologie -...
-
Upload
hugo-jansen -
Category
Documents
-
view
235 -
download
4
Transcript of 20. BIOTECHNOLOGIE Technieken & toepassingen. DEFINITIE •Biotechnologie: bios, technologie -...
20. BIOTECHNOLOGIE
Technieken & toepassingen
DEFINITIE
• Biotechnologie: bios, technologie- Klassieke biotechnologie- Moderne biotechnologie
▫ onderzoeken van levensprocessen in organismen en deze desgewenst gebruiken, aanpassen voor toepassingen in geneeskunde, landbouw, forensisch onderzoek, …
▫ genomics, transcriptomics, proteomics
Genetisch wijzigen van organismen
Biotechnologische toepassingen
Biotechnologische technieken
Biotechnologisch debat
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
• 1 streng DNA
• plasmiden
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR PLANT
• Ti-plasmide (tumorinducerend plasmide)
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR PLANT
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR BACTERIE
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR BACTERIEconjugatie
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
VIRUS NAAR BACTERIE- nucleïnezuur: DNA of RNA- eiwitmantel- envelop: vetten +
glycoproteïnen- obligaat parasiet
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
VIRUS NAAR BACTERIE- bacteriofaag- kop + staartstuk
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR BACTERIE VIA VIRUSTransductie: DNA-overdracht van een bacterie op
een andere bacterie via een faag
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
VIRUS NAAR DIER- DNA-virus - RNA-virus
▫ herpesvirus ▫ polio
▫ papovavirus ▫ mazelen
▫ adenovirus en rhinovirus ▫ griep
▫ hepatitis B-virus ▫ hondsdolheid
▫ Ebola-virus
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
VIRUS NAAR DIER- retrovirus
RNA-virus met DNA-polymerase transcriptie van RNA in DNA = copy-DNA (cDNA) reversetranscriptase ~ retrovirus
NATUURLIJKE GENOVERDRACHT
1. retrovirus dringt cel binnen
2. envelop versmelt metplasmamembraan + eiwitmantel lost op
3. reversetranscriptie
4.- 5. cDNA in DNA cel
6.- 7. wordt omgezet naarRNA + translatie
8. nieuwe virussen verlatencel
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR BACTERIE- Restrictie-enzymen: verbreken bindingen ter
hoogte van welbepaalde nucleotidensequenties- Het geknipte fragment heeft 2 uiteinden die
enkelstrengig zijn = sticky ends
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR BACTERIE- 1973: Cohen en Boyer m.b.v. restrictie-
enzymen vreemd gen in bacterie binnenbrengen- Plasmide met tetracycline-resistentie + plasmide
met penicilline-resistentie + restrictie-enzym + DNA-ligase nieuwe plasmide resistent tegen beide antibiotica
- Recombinant DNA: DNA ontstaan door DNA van diverse herkomst bij elkaar te brengen
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
BACTERIE NAAR BACTERIE- Genetic engineering = DNA-technologie =
gentechnologie = recombinant DNA-technologie = genmanipulatie = genetische manipulatie = genetische modificatie
gericht wijzigen van genetische informatie in een organisme = genetisch gemodificeerde organismen (GGO’s) of transgene organismen
Genetisch wijzigen van organismen
Biotechnologische toepassingen
Biotechnologische technieken
Biotechnologisch debat
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
GENEESKUNDIGE TOEPASSINGEN• Productie van geneesmiddelen
– Insuline– Groeihormoon– EPO
• Productie van vaccins• Gentherapie• Stamceltherapie
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
GENEESKUNDIGE TOEPASSINGENInsuline- 1921: zuivering en isolatie- Isolatie uit pancreas koeien en varkens- Nu: insuline aanmaak in GGO’s (bacteriën,
gisten) biotech-insuline
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
1. gen voor α-keten en gen voor β-ketenm.b.v. restrictie-enzymen geïsoleerd
2. elk gen in afzonderlijk plasmide, ge-koppeld aan gen voor galactosidase(lactose glucose + galactose)
3.- 4. lactose is enige voedselbron bacteriën vermeerderen + aanmaakgalactosidase-insuline complex
5. complex isoleren en zuiveren
6. galactosidase-deel wordt verwijderd α-keten en β-keten aan elkaar gezet
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
GENEESKUNDIGE TOEPASSINGENEPO (erythropoïetine)- Productie van EPO door nieren- Stimuleert aanmaak rode bloedcellen- EPO-concentraties in bloed heel laag
bloedtransfusies met extra rbc tijdelijk effect + risico besmetting met virussen (hiv)
- Genetisch gewijzigde ovariumcellen van Chinese hamster voldoende en biologisch actief EPO
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
GENEESKUNDIGE TOEPASSINGENProductie van vaccins- Klassiek vaccin: injectie van verzwakte
ziekteverwekkers productie van antilichamen- Gentechnologisch vaccin: gen dat code voor
eiwitten op buitenkant virussen bevat inbrengen in onschadelijk virus wordt in dierlijke cellen vermeerderd onschadelijk virusmengsel productie van antilichamen
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
GENEESKUNDIGE TOEPASSINGENGentherapie- Foutieve gen vervangen door een goed werkend
gen- In lichaamscellen waarbij foutieve gen en ziekte
wordt hersteld in patiënt zelf = therapeutisch effect of genotypisch geneesmiddel
- Ingebrachte gen = juiste versie van fout gen of nieuw gen dat corrigerend werkt
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
GENEESKUNDIGE TOEPASSINGENGentherapie- CIDS: congenitaal immuniteitsdeficiëntie-
syndroom defect in gen voor enzym ADA (adenosinedeaminase)
- ADA geen productie witte bloedcellen- Beenmergcellen van patiënt + correcte versie
van ADA-gen
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
LANDBOUWKUNDIGE TOEPASSINGEN- Vroeger: generaties lang kruisingen van planten
gewenste + ongewenste eigenschappen!- Nu: gewenste eigenschappen worden gericht in
gewas gebracht door genetische transformatie- 1985: Van Montagu & Schell 1e transgene
planten- Kleurverandering, insectresistenie, herbicide-
tolerantie, langere houdbaarheid, grotere en meerdere vruchten,…
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
LANDBOUWKUNDIGE TOEPASSINGEN• Insectresistente planten• Planten bestand tegen onkruidverdelger• Planten met specifieke kwaliteiten:
– Flavr Savr-tomaten– blauw katoen– golden rice– aardappelen met meer zetmeel– soja en koolzaad die gezondere vetten maken– productie van vaccins
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
LANDBOUWKUNDIGE TOEPASSINGENTransgene planten die zelf insecticide aanmaken- Gen dat voor Bacillus thuringiensis-toxine (Bt-
toxine) codeert overbrengen naar plant
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
1. gen voor Bt-toxine wordt gekloond in colibacil
2. door recombinant-DNA-technologie plasmide samenstellen
3. plasmide inbrengen in agrobacterie
4. agrobacterie infecteert protoplasten
5. bacterie draagt T-DNA over aan tabaksplant
6. plantencellen worden opgekweekt
7. volwassen tabaksplant brengt gen tot expressie
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
LANDBOUWKUNDIGE TOEPASSINGENTransgene planten die resistent zijn tegen onkruid-
verdelgers- Soja, tabak, maïs,… herbicidetolerantiegen
tegen Roundup- Voordelen: verminderd gebruik van herbiciden,
kostenbesparend- Nadelen: contaminatie van niet-gewijzigde
planten, onzekerheid over gezondheid,…
KUNSTMATIGE GENOVERDRACHT
FORENSISCH ONDERZOEK• DNA-fingerprint
– Aanleg en beheer van genenbanken met daderprofielen
• Vaderschapstest (fig. p.73)– VNTR– Verschillende regio’s testen
Genetisch wijzigen van organismen
Biotechnologische toepassingen
Biotechnologische technieken
Biotechnologisch debat
TECHNIEKEN
KLONEN- Natuurlijk klonen
▫ bacteriën▫ eeneiige tweelingen
- Reproductief klonen▫ gebruik van celkern van gedifferentieerde cellen
- Therapeutisch klonen▫ gebruik van stamcellen om cellen en weefsels te maken die gebruikt worden om mensen te genezen
TECHNIEKEN
TECHNIEKEN
Therapeutisch klonen- brandwondencentra: huidcellen- kweken van hele organen, ruggenmerg, been en
kraakbeen- embryonale stamcellen spiercel, niercel,
levercel,…
TECHNIEKEN
AGAROSE-GEL-ELEKTROFERESE- DNA-fragmenten van verschillende lengtes van
elkaar scheiden- Elektroforesetank: gel +
bufferoplossing + DNA- Elektrische spanning
DNA-fragmenten migreren (korte sneller dan lange) bandenpatroon
TECHNIEKEN
TECHNIEKEN
PCR- Onderzoek: kleine hoeveelheden DNA- Vroeger: (tot 1987) fragmenten in plasmide van
bacterie bacterie vermeerdert voldoende DNA- Nu: (vanaf 1987) PCR of polymerase chain reaction- Stukjes DNA synthetiseren op basis van een DNA-
staal- 2 primers + kunstmatige nucleotiden
TECHNIEKEN
TECHNIEKEN
TECHNIEKEN
DNA-SEQUENTIE ANALYSE- Basenvolgorde in DNA-fragment bepalen- 1 primer + kunstmatige nucleotiden +
fluorescerende kunstmatige nucleotiden ( stoppen de ketenverlenging)
- Agaraso-gel + laser: fluorescentiesignaal wordt gelezen en omgezet in DNA-sequentie
TECHNIEKEN
TECHNIEKEN
TECHNIEKEN
RFLP- Restrictie fragment lengtepolymorfisme- Gebruik van restrictie-enzymen om DNA in
stukjes te knippen deze stukjes verschillen van persoon tot persoon in lengte zo kan men ook ziektes opsporen
- Sikkelcel: Mst II knipt in de volgorde CCTNAGG (N is gelijk welke base)normale allel: ACTCCTGAGGAGsikkelcelallel: ACTCCTGTGGAG
TECHNIEKEN
Genetisch wijzigen van organismen
Biotechnologische toepassingen
Biotechnologische technieken
Biotechnologisch debat
BIOTECHNOLOGISCH DEBAT
1. GGO’s
- voordelen
- nadelen
2. Stamceltherapie
- voordelen
- nadelen
DEBAT
DEBAT