Thema 4 DNA Basisstof 7

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 4 DNA

Basisstof 1 De bouw en functie van DNA

Basisstof 2 DNA-replicatie

Basisstof 3 Transcriptie

Basisstof 4 Translatie en eiwitsynthese

Basisstof 5 Genexpressie

Basisstof 6 Genetische variatie

Basisstof 7 Biotechnologie

Intro

De laatste basisstof gaat over biotechnologie: technieken waarbij organismen worden gebruikt om producten te maken voor de mens.  Daarbij denk je al heel snel aan zaken als de afbeelding linksbovenin maar ook eeuwenoude technieken vallen eronder: de productie van wijn, bier, brood (gist), kaas (enzym chymosine), zuurkool en yoghurt (melkzuurbacteriën). En ook in de landbouw: veredelen (planten) en fokken (dieren) om de gewenste eigenschappen te verkrijgen.

Herhaling Basisstof 6

Mutatie: een verandering in de nucleotidevolgorde van het DNA of RNA van een cel, het aantal mutaties in een cel blijft beperkt door het DNA-repairsysteem: nuclease knipt nucleotiden uit DNA-streng, suppressorgen: celcyclus stilleggen of apoptose. Mutaties neutraal in één chromosoom of recessief allel, positief of negatief bij geslachtscellen of embryonale cellen.  Puntmutatie: verandering in één nucleotidepaar, substitutie = vervanging, deletie = verwijdering, insertie = toevoegen. Mutatie van proto-oncogen kan zorgen voor abnormale celgroei en -deling, suppressor-gen: rem is weg. Mutatiefrequentie verhoogd door mutagene invloeden: straling, stoffen (sigarettenrook, asbest), virussen. Genoommutatie: aantal chromosomen in de cel is veranderd. Crossing-over: recombinatie neemt toe doordat twee chromatiden van homologe chromosomen stukken DNA uitwisselen.

Belangrijke woorden

Biotechnologie

Polyploïdie

Klonen

Genetische modificatie

Transgeen

Recombinant-DNA-techniek

Complementair DNA / copyDNA (cDNA)

Antisense-DNA

Knock-outgen

Biotechnologie

Zoals genoemd in de intro, behelst de term "biotechnologie" ook technieken die al eeuwenlang gebruikt worden zoals het maken van bier, yoghurt en het kruisen van gewassen.

Eén van de technieken is het kweken van organismen met polyploïde cellen. Bij de mitose of meiose kan een foutje ontstaan waardoor de cel zijn chromosomen wel verdubbelt, maar de cel zich niet deelt. Ook door het toevoegen van colchicine ontstaan deze cellen. Er ontstaan o.a. grotere vruchten.

De hond in de afbeelding hierboven heet Joep. Omroep BNN liet Joep klonen in Zuid-Korea. Bekijk het artikel en het filmpje in de volgende website:

Zoals 

nemokennislink.nl

Klonen

Voor de baasjes van Joep had Joep een gunstig genotype (/fenotype), het is mogelijk om een genetisch identieke nakomeling te verkrijgen door ongeslachtelijke voort-planting: een kloon.

Planten: stekken en weefselkweek.

Dieren: 

- Embryosplitsing: klompje cellen ontstaan uit bevruchte eicel    splitsen in kleinere klompjes cellen.

- Celkerntransplantatie: kern eicel vervangen door kern .

Onderaan de afbeelding staat nog een voorbeeld van therapeutisch klonen: Stamceltherapie met gekloonde cellen van een patiënt, om deze met eigen weefsel te genezen.

Bekijk het label hierboven, dit bestanddeel vind je in veel voedingsmiddelen: gemodificeerd zetmeel. Een voorbeeld van genetische modificatie in ons dagelijks leven.

Zoals

Genetische modificatie

Maiszetmeel wordt als bindmiddel gebruikt, welke eigenlijk verhit moet worden om werkzaam te zijn. Dit type  gemodificeerd mais kan het werk als bindmiddel al doen, zonder dat verhitting nodig is.  Andere redenen om zetmeel te modificeren zijn om het ingrediënt beter bestand te maken tegen koeling of bevriezing, de houdbaarheid te vergroten, of de structuur aan te passen. 

Een oud woord voor modificatie is genetische manipuletie maar mensen vinden dat naar klinken.

Een organisme wat genetisch gemodificeerd is, noem je transgeen of ggo (genetisch gemanipuleerd organisme).

De volgende slides gaan over verschillende voorbeelden van genetische, de eerste is te zien in de afbeelding rechts.

Recombinant-DNA-techniek

Het eerste voorbeeld van genetische modificatie is recombinant-DNA-techniek. 

De nucleotidevolgorde van het DNA in een organisme wordt gewijzigd door DNA in te brengen dat afkomstig is van een ander individu. 

Zelfde soort: cisgenese.

Andere soort: transgenese.

Complementair DNA / copyDNA

Ook virussen kunnen gebruikt worden om genen in te bouwen in een ander organisme. Met behulp van enzym reverse-transcriptase kan langs een mRNA-keten een enkelstrengs DNA keten gevormd worden. DNA-polymerase maakt een complementaire streng: er ontstaat dubbelstrengs DNA. Dit noem je  DNA, copyDNA of afgekort cDNA. Dit bevat alleen het gewenste gen, welke in een plasmide van een bacterie of in een virus worden ingebracht.

Antisense-DNA

Om bij bepaalde ziekten een gen uit te kunnen schakelen, zijn de volgende twee methoden te gebruiken: het gebruik van antisense-DNA en een knock-outgen.

Antisense-DNA is een kopie van een gen, met de stikstofbasen in omgekeerde positie. Wanneer dit DNA wordt ingebracht in het orgaan dat de ziekteverwekkende eiwitten produceert, zal zowel langs het originele gen als de kopie transcriptie plaatsvinden, de complementaire strengen RNA worden dubbelstrengs door basenparing en langs dit RNA kan geen translatie meer plaatsvinden - het gen is uitgeschakeld. 

In de volgende slide wordt de zwaardere ingreep 'het knock-outgen' uitgelegd.

Knock-outgen

Zoals gezegd kan een gen ook permanent uitgeschakeld worden, dit gen noem dus je een knock-outgen.

Onderzoekers kunnen hiermee bekijken wat de functie van een gen is. In de afbeelding een normale muis (rechts) vergeleken met een obese muis. Er is een gen uitgeschakeld waardoor deze muis obesitas ontwikkeld.

Hierna een aantal vragen, om de stof te oefenen.

Welk voorbeeld van
biotechnologie zie je
hiernaast?

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

Welk voorbeeld van
biotechnologie zie je
hier (cannabis)?

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

Korte samenvatting 1

Biotechnologie: technieken waarbij organismen worden gebruikt om producten te maken voor de mens.

Opbrengst van plantaardig/dierlijk materiaal wordt verhoogd door: kruisen en selecteren van gunstige eigenschappen, polyploïde organismen kweken, laboratoriumtechnieken toe te passen (o.a. weefselkweek). Weefselkweek is een voorbeeld van klonen: uit een organisme genetisch identieke nakomelingen laten ontstaan dmv ongeslachtelijke voortplanting. Andere voorbeelden zijn: embryosplitsing, celkerntransplantatie. Klonen kan ook voor therapeutische doeleinden worden gebruikt.

Korte samenvatting 2

Genetische modificatie is het veranderen van het DNA van een organisme. Voorbeelden zijn recombinant-DNA-techniek (DNA wijzigen door DNA van ander organisme in te brengen: cisgenese = zelfde soort, transgenese = andere soort), Complementair DNA/copyDNA (cDNA inbouwen in plasmide of virus), antisense-DNA (kopie van een gen met de stikstofbasen in omgekeerde positie). 

Ten slotte wordt door middel van een gen uit te schakelen (knock-outgen) onderzocht wat de functie van een gen is.

Lezen / Maken:

Lezen: Basisstof 7 blz 121 t/m 128

Maak: Opdracht 48 t/m 57 

 

Bekijk ook de samenvatting van basisstof 7 (leerdoel 11) op bladzijde 137 van je tekstboek.

En ten slotte...

Is het tijd om de examenopdrachten te maken (blz 138+139 van boek 5B) en vragen te stellen. 

Bekijk ook de volgende video, en lees blz. 130 van je boek.