18.4-2 Regeling van eiwitten in een cel

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

 DNA-technieken:

-CRISPR-Cas & PCR

Doelen

Je kunt uitleggen op welke manieren de basenvolgorde kan worden bepaald.

Je kunt uitleggen hoe met een bekende basenvolgorde DNA-analyse uit te voeren en verwantschap aan te tonen. 

Je kunt beschrijven hoe bacteriën zich wapenen tegen bacteriofagen met CRISPR-Cas.

Je kunt beschrijven hoe wij het CRISPR-Cas principe kunnen inzetten voor gentechnologie.

PCR

PCR (polymerase chain reaction) = kunstmatige DNA replicatie

doel: DNA

vermeerderen 

PCR (kunstmatige DNA replicatie)

• DNA verhit, DNA strengen gaan uit elkaar (denaturatie)
• Primers hechten zich aan DNA strengen
• DNA-polymerase gaat vanaf primer op 3'-uiteinde keten verlengen
• Twee dubbele strengen ontstaan

Gelelektroforese
voor DNA-profiel bepalen

DNA-profiel = unieke nucleotidevolgorde bepalen

O.a. met restrictie-enzymen

CRISPR-Cas

siRNA

Specifieke

Bacteriofagen/fagen

Bacteriofagen zijn virussen die in staat zijn om bacteriën te infecteren.

Virussen (en dus ook bacteriofagen) vermeerderen zich door het gen-apparaat van een cel (in dit geval een bacterie) te gebruiken voor het maken van nieuwe virussen.

2 methodes.

Faag infecteert bacterie

Lytische cyclus

Faag DNA blijft gescheiden van het bacterie DNA

Faag infecteert bacterie

Lysogene cyclus

Faag DNA wordt geïntegreerd in het bacterie DNA

Immuunsysteem bacterie

Sommige bacteriën hebben een afweersysteem tegen bacteriofagen. Hierbij bewaren ze ná een virusinfectie een stukje van het virus DNA in hun eigen DNA.

Bacterie bewaart faag DNA

De spacers zijn stukken faag DNA van eerdere besmettingen.

Er tussenin zit palindroom DNA (CRISPR)

Bacterie DNA

Bacterie bewaart faag DNA

Het CRISPR-locus (met de spacers en het de CRISPR stukjes) wordt afgelezen en vormt RNA

Bacterie bewaart faag DNA

Het CRISPR-RNA wordt geknipt in stukjes met steeds een spacer en een palidroom stuk: gids RNA

Bacterie bewaart faag DNA

Bij transcriptie en translatie van het de Cas (CRISPR ASsiciated) genen worden een helicase en een nuclease Cas9 gevormd

Bacterie bewaart faag DNA

Gids RNA gecombineerd met Cas9 vormt een bacteriofaag herkennings- en afbraak complex. 

Bacterie bewaart faag DNA

Helicase splitst het virus RNA naar enkelstrengs, het gidsRNA herkent een specifiek stuk bacteriofaag DNA en Nuclease Cas9 knipt het faag DNA stuk.

CRISPR-Cas gentechnologie

Door het injecteren van een CRISPR-Cas complex in een cel kun je specifieke genen opsporen (doordat je een specifiek gidsDNA gebruikt).

CRISPR-Cas gentechnologie

Als een target gen wordt geknipt door CRISPR-Cas wordt het daarna door de cel hersteld maar meestal verkeerd: knock-out genen (het gen is uitgeschakeld)

Je kunt dan de functie van het gen onderzoeken.

Veel onderzoek bij muizen: knock-out muizen.

CRISPR-Cas gentechnologie

Je kunt zelfs een defect gen knippen en een nieuw gen toevoegen als gentherapie.

Je knipt dan het defecte 

gen eruit en voegt een 

werkend gen toe in de hoop

dat het werkende gen wordt

ingebouwd bij herstelacties.

Knockout Mice

Knockout Mice

CRISPR-Cas en ethiek

Chinese wetenschapper claimt

bij een tweeling met HIV besmette 

vader het gen uitgeschakeld te 

hebben waar het HIV virus op bindt.

Huiswerk

Opdrachten Teams GRISPR-Cas & PCR