gentechnologie Flashcards
Biotechnologie
Gebruik van levende organismen of delen ervan om producten te maken of te
wijzigen, planten of dieren aan te passen of micro-organismen voor specifieke
doeleinden te ontwikkelen.
Klassieke biotechnologie
- Selectie-of veredelingstechnieken voor het kweken van dieren en
planten - Gebruik maken van bacteriën, gisten en schimmels voor het maken van
brood, bier, wijn, kaas, medicijnen, …
Moderne biotechnologie
- Genomics: studie van verzameling van genen van organismen
- transcriptomics: studie van de mate waarin genen worden
overgeschreven tot mRNA-moleculen - Proteomics: studie van verzameling van proteïnen
Natuurlijke genoverdracht
Gentechnologie is gebaseerd op natuurlijke processen
->Genoverdracht komt van nature voor bij bacteriën en virussen -> Genoverdracht -> recombinatie van DNA
* Genoverdracht van bacterie naar plant
* Genoverdracht tussen bacteriën
* Genoverdracht via virussen
De technieken die worden toegepast binnen de tak van biotechnologie berusten
vaak op processen die we in de natuur aantreffen.
Van bacterie naar plant
Bacterie
Genetisch materiaal:
- Eigenschappen in chromosoom + extra
eigenschappen in plasmide
- Grote, dubbelstrengig ringvormige DNA-
molecule
-> Codeert voor proteïnen die verantwoordelijk zijn voor vitale
processen
-> Opgerold, soms als chromosoom aangeduid.
- Plasmide(n): 1 of 2 grote of meerdere kleintjes, kleine ringvormige
dubbelstrengige DNA-moleculen
->Niet-essentiële eiwitten produceren bv. R-genen aanmaak
stoffen om antibioticum (stof die metabolisme bacteriën
verstoord) af te breken (resistentie!)
KROONGALZIEKTE
Bv. agrobacterie
- Bodembacterie: tumoren in planten doen ontstaan
- Dringt gewassen binnen via wonden
- Draagt een deel van het genetische materiaal van zijn plasmide over (T-DNA)
- T-DNA in genetisch materiaal planten
- Hierdoor gaat de geïnfecteerde cel ongecontroleerd delen (+ produceert
- voedingsstoffen voor de bacterie)
- °tumor -> tumor inducerend plasmide (Ti-plasmide)
- Principe wordt nu gehanteerd voor genetische manipulatie bij planten
Tussen bacteriën
- Veel gebruik van antibiotica -> resistentie ontwikkelen (onderzoek wees uit dat resistentiegenen kunnen overgedragen worden)
- Bacteriën zijn in staat om plasmiden of delen van plasmiden over te dragen
- Genoverdracht wegens conjugatie (uitwisseling van genetisch
- materiaal)
- Twee bacterien wisselen DNA uit via een koppelbuisje of pilus
- Door de hoge vermenigvuldingingssnelheid kunnen bacterien
- op korte tijd resistentiefactoren verspreiden
Via virussen
Virus
= DNA/RNA (nucleïnezuur) + eiwitmantel + envelop (vetten en
glycoproteïnen)
─ Geen cellen! -> gastheercellen nodig
─ Geen cytoplasma/celorganellen
─ Geen eigen metabolisme/vermeerdering
-> Een virus is een obligaat parasiet! ->levenscyclus altijd ten koste van een
gastheercel
Van virus naar bacterie
- Veelvlakkige kop (DNA-molecule omgeven door een eiwitmantel), staartstuk (proteïneschede) met aanhangsels opgebouwd uit eiwitten. Het DNA codeert voor
de proteïnen van de eiwitmantel en het staartstuk
->kan proteïnen niet zelf aanmaken, beschikt niet over de enzymen voor transcriptie, translatie of DNA-replicatie
-> Bouwt DNA in bij het DNA van een bacterie zodat de bacterie zijn DNA en eiwitten aanmaakt - Infectie = faag hecht aan bacterie. Wand bacterie lost op. Het DNA wordt geïnjecteerd.
- Lytische cyclus = eigen metabolisme bacterie lam gelegd. Gedwongen om viraal DNA te repliceren en tot expressie brengen. Groot aantal nieuwe fagen, de bacterie-inhoud wordt opgelost of gelyseerd. Bacteriewand barst open en
fagen komen vrij. - Lysogene cyclus: soms faag-DNA ingebouwd in DNA-bacterie (ingebouwde, viraal DNA -> profaag). Als bacterie deelt, kan het overgaan naar volgende generatie en wordt genetisch materiaal overgedragen van virus naar bacterie.
Bij één van de nakomelingen kan het viraal DNA zich weer afzonderen en kan de lytische cyclus gestart worden.
Nieuw wapen tegen resistentie bacterie
Faagtherapie = met bacteriofagen bacteriën bestrijden wanneer antibiotica niet
werkt. Goed techniek, maar enkele moeilijkheden.
Van bacterie naar een andere bacterie via een virus
- Viraal DNA zich van het bacterieel DNA losmaken ->
verschuiving waarbij faag-DNA in het bacterieel genoom
achterblijft en bacterieel DNA naar het viraal genoom - Mutatie bij faag en bacterie
- Als gemuteerd faag later profaag kan hij DNA-fragment
- vorige bacterie in andere bacterie inbouwen = transductie
TRANSDUCTIE
Bacteriofaag = DNA-overdracht van een bacterie op een andere via een faag.
Vector/overbrenger van erfelijk materiaal van de ene bacterie naar de andere.
Van virus naar eukaryote cel
Nagenoeg dezelfde manier als bacteriofaag
Bv. HPV, herpesvirus, papovavirus, adenovirus, …
* DNA-overdracht door transductie: viraal genoom kan dus vreemde DNA-
* fragmenten bevatten van een vorige infectie. Zoals bv ontstaan kanker
* Virus in onze cellen -> in de kern -> komt in DNA terecht, kan erin blijven zitten voor altijd
RNA-virussen
* Komt geen DNA voor in de levenscyclus
* Eiwitten bij virussen worden door de gastheercel gemaakt door translatie
Bv. Verwekkers van Polio, mazelen, griep, rabiës, …<Retrovirussen (bv HIV)
RNA-virussen die wel een DNA-fase hebben en aan DNA overdracht
kunnen doen
Bevat twee RNA-moleculen die elk een molecule DNA-polymerase dragen => Reversetranscriptase: transcriptie bewerken en zet RNA om in DNA
(copyDNA, cDNA)
°provirus (DNA ingebouwd in geïnfecteerde cel)
oncolytische virustherapie
- gebruikt virussen om kankercellen te infecteren en te vernietigen. Geïnfecteerde kankercellen produceren nieuwe virussen, barsten open en laten tumoreiwitten vrij, waardoor het immuunsysteem geactiveerd wordt om alle geïnfecteerde cellen aan te vallen.
Uitdaging: - Alleen kankercellen aanvallen. Tumorcellen kunnen afweercellen onderdrukken, maar immuun checkpoint remmers verwijderen deze onderdrukking, waardoor immuuncellen actiever worden.
Oncolytische virussen - infecteren kankercellen, laten ze openbarsten en vrijgekomen tumoreiwitten trekken immuuncellen aan, die dan de kankercellen aanvallen en doden.
kunstmatige genoverdracht
tussen bacteriën
Plasmiden en specifieke werking van restrictie-enzymen
Sommige bacteriën -> knippen soortvreemd DNA ->
inactivitatie virus
* Knip- of restrictie-enzymen bij prokaryoten!
* Knippen ter hoogte van een palindroomstructuur en
breken bindingen
* Geknipte fragment twee uiteinden die enkelstrengig
zijn => Sticky ends : op die plek kunnen ze een nieuw gen plaatsen
kunstmatige genoverdracht
Plasmiden en de specifieke werking van restrictie-enzymen (knipenzym)
Door knippen en plakken kan een DNA-fragment of gen nauwkeurig aan een organisme worden toegevoegd of eruit worden geknipt.
* Wijzigen van eigenschappen, herstellen van fouten, toevoegen van nieuwe kenmerken.
* Universele code maakt overdracht van genen tussen organismen en soorten mogelijk.
* Geïnfecteerde cellen hebben meer DNA en/of genen en vormen recombinant- DNA.
* Genetic engineering: genetisch materiaal van de ene soort naar de andere overbrengen.
* Ook bekend als DNA-technologie, gentechnologie, genetische manipulatie.
* Gericht wijzigen van genetische informatie creëert genetisch gemodificeerde organismen (GGO’s) of transgene organismen
In de geneeskunde
Productie van waardevolle eiwitten
- Geen contaminantie
- Geen risico op besmetting met andere ziekteverwekkers
- Hoge productiekosten vermijden
- Grotere opbrengsten
- Moeilijkheid: post-translationele wijzigingen
- Mensen met suikerziekte -> Insuline nodig, zelf via biotechnologische wijze maken, insuline gen in bacterieplaatsen -> deze vermenigvuldigen
