20 Biotechnologie

Document Sample
20 Biotechnologie Powered By Docstoc
					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 BACTERIE
conjugatie
           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 VIRUS
Transductie: 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 met
     plasmamembraan +
     eiwitmantel lost op
3. reversetranscriptie
4.- 5. cDNA  in DNA cel
6.- 7. wordt omgezet naar
     RNA + translatie
8. nieuwe virussen verlaten
     cel
          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 TOEPASSINGEN
Insuline
- 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-keten
     m.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 + aanmaak
     galactosidase-insuline complex
5. complex isoleren en zuiveren
6. galactosidase-deel wordt verwijderd
      α-keten en β-keten aan elkaar gezet
            KUNSTMATIGE
           GENOVERDRACHT
GENEESKUNDIGE TOEPASSINGEN
EPO (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 TOEPASSINGEN
Productie 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 TOEPASSINGEN
Gentherapie
- 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 TOEPASSINGEN
Gentherapie
- 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 TOEPASSINGEN
Transgene 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 TOEPASSINGEN
Transgene 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: ACTCCTGAGGAG
  sikkelcelallel: ACTCCTGTGGAG
TECHNIEKEN
Genetisch wijzigen van organismen

 Biotechnologische toepassingen

  Biotechnologische technieken

     Biotechnologisch debat
BIOTECHNOLOGISCH DEBAT
1. GGO’s
   - voordelen
                     DEBAT
   - nadelen
2. Stamceltherapie
   - voordelen
                     DEBAT
   - nadelen

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:152
posted:7/25/2012
language:
pages:52