5V Thema 4 DNA basisstof 7 les 11

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Biotechnologie

T

U

Leu

A

U

Pro

Opdracht 46

Biotechnologie

Biotechnologie is verzamelnaam voor technieken waarbij organismen worden gebruikt om producten voor mensen te maken.

Bijvoorbeeld opbrengstverhoging door: 

- veredeling: kruisen - selecteren

- polyploïdie (wel mitose, geen cytokinese) m.b.v. colchicine

- laboratoriumtechnieken zoals weefselkweek en ivf

Klassieke biotechnologie

Biotechnologie wordt al heel lang door mensen gebruikt:

- gist (bier, brood)

- kaas

- veredeling (selecteren en kruisen)

Moderne biotechnologie

Nieuwe technologiën onstaan snel:

- Klonen (vanaf 1980 'Dolly')

- Genetische manipulatie

    > Recombinant DNA-techniek

        Zalm (groei), Muis (oor)

    > Organen kweken 

        aap met varkenshart, kweekvlees

    > Gentherapie

        CRISPR-CAS9

Kloneren

Na verkijgen van gunstig genotype kunstmatig zorgen voor nakome-lingen die allemaal hetzelfde geno-type hebben, noemt men kloneren.

- Bij planten: weefselkweek, stekken

- Bij dieren: embryosplitsing, celkerntransplantatie 

Stekken

Stekken is het kunstmatig maken van identieke kopieën van een organisme.  

 Stekken van een plant zijn de klonen van de moeder.

Bij dieren

 2 manieren:

- Embryosplitsing

- Celkerntransplantatie

Klonen: embryosplitsing

Uit een eicel ontstaat een klompje cellen.

Deze wordt gesplitst in kleinere klompjes cellen.

Die klompjes cellen worden in de baarmoeder van b.v een koe geplaats. Hier groeit een kalf uit. Dit zijn de klonen.

Voor gunstige eigenschappen!

Celkern-
transplantatie

2 cellen: een eicel van een dier en een lichaamscel van een ander dier van dezelfde soort. 

De lichaamscel komt van een donor ('gever') met bekende erfelijke eigenschappen. Het doel is om klonen te krijgen die allemaal die erfelijke eigenschappen hebben.

Genetische modificatie 

Eigenschappen van organismen worden veranderd door een nieuw gen in te brengen of genen te wijzigen

Genetisch gemodificeerd organisme:

- cisgenese: DNA afkomstig van organisme van dezelfde soort

- transgenese: DNA afkomstig van organisme van een andere soort 

Moleculaire technieken

Technieken:

- Recombinant-DNA-techniek: inbouwen van DNA gebruik makend van bacteriën of virussen

- Gebruik van anti-sense DNA of RNA-i

- Knock-out muis

Recombinant-DNA-techniek (benodigdheden)

Benodigde enzymen:

• restrictie-enzymen: vrijmaken van DNA-fragmenten
• DNA-ligase: toegevoegde DNA-fragmenten en sticky ends aan elkaar plakken 
• reverse transcriptase: synthese van DNA a.h.v. ingebracht RNA (bv copyDNA techniek voor inbouw in virussen/bacteriën) 

Restrictie-enzym

• restrictie-enzym knipt DNA fragmenten uit DNA beide soorten
• DNA-ligase plakt sticky ends aan elkaar

Recombinant-DNA-techniek

1. plasmide wordt m.b.v. restrictie-enzymen opengeknipt.

2. stuk DNA met het insuline gen wordt uit het menselijke DNA geknipt en m.b.v. ligase in  plasmide geplakt.

3. plasmiden worden opgenomen door bacteriën en door deling ontstaan miljoenen bacteriën met het gerecombineerde plasmide.

4. bacterie is transgeen geworden door genetische modificatie.

Recombinant-DNA-techniek

Recombinant-DNA-techniek

Genetische modificatie met virus

- Virus = DNA of RNA als erfelijk materiaal met daar omheen een eiwit-mantel

- Veel kleiner dan bacteriën: 0,1 um

- Vermeerderen door aan oppervlakte-eiwit te hechten en DNA/RNA in virus binnen te laten. 

- Van RNA --> cDNA door reverse transcriptase

- DNA van DNA-virus direct in celkern

- Bij RNA-virus: reverse transcriptase

Virale infectie

Reverse transcriptase = 

enzym uit virus

cDNA bevat gewenste gen en  wordt geplaatst in plasmide of virus 

complementair of copy DNA (cDNA)

• Verkregen door mRNA dat codeert voor een eiwit m.b.v. reverse transcriptase om te zetten naar enkelstrengs DNA
• Vervolgens DNA dubbelstrengs maken door tweede streng DNA ertegen te maken m.b.v. DNA polymerase ---> copyDNA

Dit cDNA inbrengen in een plasmide of in een virus

 Gebruik van antisense-DNA

Vorming van complementair mRNA waardoor translatie niet meer kan plaats vinden --> geninactivering 

Toepassing: 

- onderzoeken functie van een gen

- uitschakelen expressie van een ziekteverwekkend gen 

geninactivering dmv antisense-DNA

stukje gen resistentie tegen antibioticum

Oke, even testen! 

Wat is de verzamelnaam van technieken waarbij organismen worden gebruikt om producten te maken voor de mens?

1. DNA- recombinant techniek
2. Genetische modificatie
3. Biotechnologie
4. Klonen

Het toevoegen van gist in brood om het luchtig te maken is:

1. klassieke biotechnologie
2. geen biotechnologie
3. recombinant-DNA-techniek
4. moderne biotechnologie

Wat is het verschil tussen antisense techniek en methylering in de genregulatie? Tip: denk aan de processen die worden voorkomen?

wat is transgeen?

1. klassieke biotechnologie, waarbij embryo's worden gesplitst
2. een genetisch gemodificeerd organisme, waarvan DNA afkomstig van organisme van een andere soort
3. een genetisch gemodificeerd organisme, waarvan DNA afkomstig van organisme van dezelfde soort
4. genetische modificatie van muizen

Bij de productie van bier en zuurkool wordt biotechnologie toegepast

1. Ja
2. Nee

Wat wordt er gedaan bij recombinant-DNA-techniek?

1. Met behulp van bacteriën wordt van melk yoghurt gemaakt.
2. In het DNA van een organisme wordt nieuwe erfelijke informatie aangebracht.
3. Door het gebruik van gisten wordt brood, bier en wijn bereid.
4. Nieuwe klonen worden gemaakt van gunstige organismen.

Bevat copy-DNA alleen intronen, alleen exonen of allebei? Leg je antwoord uit.

Polyploïdie kan kunstmatig door colchicine worden opgewekt

1. Waar
2. Niet waar

Waarom wordt er altijd een gen voor antibioticum resistentie in de plasmide ingebouwd?

1. Anders werkt het plasmide niet goed
2. Anders neemt de bacterie het plasmide niet op
3. Dan kan er getest worden of het plasmide is opgenomen
4. Dit maakt de techniek makkelijker om uit te voeren

Een kloon en zijn 'moeder' lijken meer op elkaar dan een eeneiige tweeling.

1. Niet waar, ze lijken niet op elkaar
2. Waar, ze lijken meer op elkaar
3. Niet waar, ze lijken evenveel op elkaar
4. Niet waar, een kloon lijkt niet op de moeder.

De anti-sense techniek voorkomt translatie van het mRNA. Leg uit waarom het mRNA niet vertaald kan worden

Welk voorbeeld van
biotechnologie zie je
hiernaast?

1. Weefselkweek
2. Klonen
3. Polyploïdie
4. Recombinant-DNA-techniek

Wat is het verschil tussen de manier waarop complementaire strengen uit elkaar gaan bij DNA replicatie en bij PCR?

Welk voorbeeld van
biotechnologie zie je
hier (cannabisplant)?

1. Weefselkweek
2. Klonen
3. Polyploïdie
4. Recombinant-DNA-techniek

Welk voorbeeld van
biotechnologie zie je
hier ?

1. Weefselkweek
2. Klonen
3. Polyploïdie
4. Recombinant-DNA-techniek

Heb je nog vragen?

DNA-manipulatie

Gentherapie is het inbrengen van genetisch materiaal in (menselijke) cellen in het kader van een geneeskundige behandeling. Bij erfelijke aandoeningen hoopt men dat dit genetisch materiaal kan dienen om een ziekte die ontstaat door een niet goed functionerend gen te genezen door een 'gezond' gen toe te voegen.

Argumenten voor:

- producten kunnen goedkoper worden
- hogere opbrengsten in de landbouw (minder honger)
- milieuvriendelijkere gewassen
- medicijnen tegen ziektes

Argumenten tegen:

- mens heeft het recht niet om te knippen en plakken met genen van andere organismen
- maken van nieuwe soorten gaat tegen natuur in
- Angst voor schade van gemodificeerde organismen in de natuur 

Toepassingen genetische modificatie

Geneesmiddelen, vaccins, verbeterde wasmiddelen, houtpulp, resistente landbouwgewassen (bv. bestand tegen ziekten, kan tegen weinig water, bevat extra vitamines)

Genetisch gemodificeerde rijst

Deze ggo-rijst heeft een hoger proVitamineA-gehalte en kan worden ingezet tegen het vitamine A-gebrek in Azië, een kwaal waar veel kinderen aan lijden. 

Per jaar worden wereldwijd 500.000 kinderen blind door een gebrek aan vitamine A en de helft van hen sterft binnen het jaar. 

De gouden rijst zou in 2013-2014 verwacht worden in de Filippijnen. 

Nadeel is dat er nog niet genoeg onderzoek is gedaan naar het effect op de omgeving, biodiversiteit en de overname van natuurlijke zaden door kunstmatige zaden.

Barcoding

DNA-verschillen tussen soorten worden met 

barcoding in kaart gebracht.

Hierbij gaat het om coderende delen.

Om individuen te onderscheiden van elkaar worden juist vaak niet-coderende delen gebruikt.