De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

DEEL 2 Genetica Gen- technologie Thema 4. Biotechnologie en gentechnologie Biotechnologie en gentechnologie 1 1 Klassieke biotechnologie  DNA wordt niet.

Verwante presentaties


Presentatie over: "DEEL 2 Genetica Gen- technologie Thema 4. Biotechnologie en gentechnologie Biotechnologie en gentechnologie 1 1 Klassieke biotechnologie  DNA wordt niet."— Transcript van de presentatie:

1 DEEL 2 Genetica Gen- technologie Thema 4

2 Biotechnologie en gentechnologie Biotechnologie en gentechnologie 1 1 Klassieke biotechnologie  DNA wordt niet aangetast Selectief kruisen (fokken, veredelen) Gebruik van micro-organismen in voeding (bier, brood, wijn, kaas, youhurt, …  Beperkingen! Soortbarrière, duurt lang Moderne biotechnologie of gentechnologie Genetisch gemodificeerde organismen (ggo)  Soortbarrière kan doorbroken worden  Sneller  Steeds de gewenste eigenschap

3 Klassieke biotechnologie Gentechnologie

4 Natuurlijke genenoverdracht Natuurlijke genenoverdracht Genenoverdracht door bacteriën Het genetisch materiaal van bacteriën Grote ringvormige DNA-molecule  vitale proteïnen Kleine ringvormige plasmiden (DNA)  niet-essentiële proteïnen

5 Kopieën van plasmiden kunnen door conjugatie overgedragen worden naar andere bacteriën (via een cytoplasmabrug of pilus) Toepassing: overdracht van antibiotica-resistentiegenen

6 2.1.2 Genenoverdracht van bacterie naar plant De bodembacterie Agrobacterium tumefaciens kan planten via wondjes infecteren  tumorvorming door Ti-plasmide

7 2.2 Genenoverdracht door virussen Genetische afhankelijkheid bij virussen Virus  DNA of RNA omgeven door eiwitmantel  geen eigen metabolisme  voor voortplanting afhankelijk van gastheer Genenoverdracht van virus naar bacterie Bacteriofagen (‘faag’)

8 Levenscyclus van bacteriofagen:  lytische en lysogene fase

9 2.2.3 Genenoverdracht van virus naar mens DNA-virussen rhino, hepatitis B wratten herpes, … RNA-virussen 1.Viraal RNA wordt rechtstreeks overgeschreven tot virusproteïnen griep, polio, mazelen, ebola, hondsdolheid, … ebolavirus Herpes simplex

10 2. Viraal RNA wordt door omgekeerde transcriptie omgezet tot viraal DNA (provirus) dankzij het reverse-transcriptase enzyme. Het provirus wordt dan geïntegreerd in het DNA van de gastheer.  retrovirus bv. aids, deltaretrovirus (leukemie)

11 Kunstmatige genenoverdracht Kunstmatige genenoverdracht 3 3 DNA gericht overbrengen van ene naar andere organisme ggo (genetisch gemodificeerd organisme) = transgeen Genetische modificatie ‘fluo-gen’  DNA verkrijgen en manipuleren  rol restrictie-enzymen  DNA transporteren  vectoren : plasmiden, virussen, …

12 Restrictie- of knipenzymen herkennen bepaalde DNA- sequenties en knippen die door. Sommige basen zijn na het knippen niet meer gepaard met een complementaire base en vormen ‘sticky ends’ sticky-ends vormen een palindroom Restrictie-enzymen 3.1 Enzymen voor kunstmatige genoverdracht Bacteriën beschermen zich tegen fagen met restrictie-enzymen ‘moleculaire scharen’

13

14 3.1.2 DNA-ligasen Geknipte DNA fragmenten (met sticky-ends) moeten ingeplakt worden in een transportmiddel (bv. plasmide) Het transportmiddel wordt met hetzelfde restrictie- enzyme open geknipt  complementaire sticky-ends DNA-ligase plakt nucleotiden aan elkaar

15 3.2 Transport van DNA bij kunstmatige genoverdracht Vectoren: natuurlijk DNA als transportmiddel  plasmiden  recombinante virussen Liposomen: micro-vetdruppeltjes Micro-injectie: genen rechtstreeks in celkern Elektroportatie: korte stroomstoot Genenkanon: genen worden op goud-, wolfram of zilverbolletjes geplakt

16 3.3 Verloop van kunstmatige genoverdracht Probleem: gen tot expressie brengen  het regulatiemechanisme van het gen moet het gen vergezellen.

17 3.4 Genome editing ‘Bewerken’ van het genoom Stukjes DNA gericht veranderen  ‘gunstige mutatie’ (gebeurt ook in de natuur, maar veel trager en ongericht) Toepassing: wegknippen van hiv-DNA-fragmenten uit cellen van seropositieve personen  herstel ipv onderdrukken van aids

18 Toepassingen van gentechnologie Toepassingen van gentechnologie Gentechnologie in de geneeskunde Productie van belangrijke proteïnen (bv. Insuline)  Vroeger: uit weefsels  Nu:  door transgene cellen in vitro  bacteriën  gistcellen  zoogdiercellen  door transgene dieren in vivo

19 4.1.1 Productie van insuline door transgene bacteriën en gisten

20 4.1.2 Gentherapie: gentransplantatie bij de mens Inbrengen van een therapeutisch gen (via vector) Proteïne wordt aangemaakt door de patiënt zelf en niet door transgene cellen Probleem: therapeutisch gen in voldoende doelwitcellen brengen

21 Voorbeeld van gencorrectie: behandeling van ADA-SCIDS (tekort aan adenosine desaminase) Severe Combined Immune Deficiency Syndrome

22 4.2 Gentechnologie in de landbouw en voedingsindustrie Insectenresistente gewassen Gen voor insectentoxine van Bacillus thuringiensis (Bt) overbrengen naar planten via tumor-inducing-plasmide (Ti) van Agrobacterium tumefaciens (volgende dia) Bt-tabak BT-maïs ( stengelboorder) Bt-katoen ( rups) Bt-aardappel ( coloradokever)

23 Gen voor Bt-toxine van B. thuringiensis naar plasmide van E. coli

24 Herbicidentolerante gewassen Planten (o.a. soja) ongevoelig maken voor bepaald herbicide

25 4.3 Gentechnologie in de veeteelt Bij varkenspest worden alle varkens binnen een perimeter van de besmettingshaard afgemaakt  Ook gezonde en klassiek gevaccineerde varkens  ze zijn niet te onderscheiden van besmette varkens  Met nieuw merkervaccin kunnen gevaccineerde varkens met een diagnostische test herkend worden

26 4.4 Pro en contra gentechnologie

27 Gentechnologische technieken Gentechnologische technieken 5 5 Basistechnieken in de biotechnologie PCR: polymersase chain reaction DNA-sequencing DNA fingerprinting Southern blotting In situ hybridisatie Klonen Knock-outmodel

28 5.1 Polymerase chain reaction (PCR) Repetitief aanmaken van een welbepaald DNA-fragment Een specifiek gekozen DNA-fragment kan massaal vermenigvuldigd worden (in PCR-cycler) De aanmaak van de complementaire ketens start telkens vanaf een primer (korte stukjes enkelstrengs-DNA) De techniek verloopt in 3 opeenvolgende temperatuurcycli: denaturatierenaturatiepolymerisatie ± 95 °C scheiden van DNA- strengen °C aanhechten van primers ± 72 °C aanmaak nieuwe DNA-streng

29 Denaturatie: Dubbelstreng wordt enkelstreng door t° op 95°C te brengen  H-bruggen verbroken Renaturatie: t° daalt tot 40-60°C  Aanhechten van forward en reverse primer (5’  3’) Polymerisatie: t° naar 72°C Toevoegen van Taq-polymerase  Aanhechten van vrije nucleotiden vanaf startpunt (primer)

30 Van DNA-fragmenten met overtollig DNA naar gewenste DNA-dubbelstrengen  na 15 cycli is al meer dan 99,9% gewenst DNA  totaal aantal cycli: 30-40

31 (60° C) : na 30 cycli: ± fragmenten

32 5.2 DNA-gelelektroforese DNA-fragmenten sorteren op lengte  Gel gieten in elektroforesekamer + kam plaatsen  slotjes  DNA-stalen opzetten + laadbuffer (met bv. Orange G)  Migratie van DNA door spanningsverschil (fosfaatgroep neg. geladen)  DNA zichtbaar maken met positief geladen kleurstof + lengte van de fragmenten kan geschat worden door te vergelijken met DNA-ladder

33 A B CD E

34 5.3 DNA-sequencing Bepalen van de basensequentie in een DNA-fragment (na PCR en gelelektroforese) Klassieke ketenterminatiemethode Vergelijkbaar met PCR, maar er worden gekende stopnucleotiden toegevoegd (ddA-ddC-ddG-ddT) (zonder OH-groep aan 3’) Waar het kopiëren van de enkelstreng stopt zit een gekende stopnucleotide  de nucleotide op de oorspronkelijke streng is dan ook gekend (bv. stop met ddA  T in oorspronkelijke streng) Toepassing: basensequentie van het onderzochte gen vergelijken met een normaal, ’gezond’ gen  opsporen van genmutaties

35

36 5.3.2 Automatische basensequentiebepaling Stopnucleotiden worden gemerkt met een fluorescente merker Merker wordt tijdens de elektroforese (in capillairen) gededecteerd door een sensor  elektroferogram

37 5.4 DNA fingerprinting Short tandem repeats (STRs) 7 herhalingen 8 herhalingen AATG Het aantal herhalingen is variabel voor verschillende personen. Korte stukjes repetitief DNA Aantal herhalingen (repeats) is verschillend per individu: DNA-polymorfismen Vb:

38 5.4.2 Restrictiefragment-lengtepolymorfisme (RFLP) DNA-stalen knippen met specifieke restrictie-enzymen Fragmenten vermeerderen met PCR Fragmenten scheiden o.b.v. lengte met elektroforese Bandenpatroon is voor ieder individu uniek Toepassingen: dader-identificatie  speeksel  haar  bloed  sperma

39

40 D8S1179 D21S11 D7S820 CSF1PO D3S1358 TH01 D13S317 D16S539 D2S1338 D19S433 D18S51 TPOX VWA AMEL D5S818 FGA GS500 LIZ size standard 6FAM (blue) VIC (green) NED (yellow) PET (red) LIZ (orange) AmpFlSTR ® Identifiler™ Geslachtsmerker: MAN In DNA profiel AMEL: X, Y Kans op een toevallige match ~1 in 2 x Kans dat “niet verwante” uit een populatie dit profiel vertoont is 1 op 200 miljoen miljard Kans op een toevallige match ~1 in 2 x Kans dat “niet verwante” uit een populatie dit profiel vertoont is 1 op 200 miljoen miljard

41 vaderschapsbepaling  fingerprint kind, moeder, mogelijke vaders  overeenkomstige banden van moeder en kind identificeren  resterende banden moeten van de biologische vader zijn

42 5.5 Therapeutisch klonen Lichaamscellen produceren, uitgaande van stamcellen Persoonsspecifieke weefsels maken die na transplantie geen afstotingsverschijnselen zullen vertonen Stamcellen Totipotente stamcellenPluripotente stamcellen Embryonale stamcellen Multipotente stamcellen Adulte stamcellen Zygote en blastomeren na eerste klievingsdelingen Kunnen uitgroeien tot volledig organisme Cellen uit de embryoblast (na ivf uit ‘restembryo’) Kunnen differentiëren tot alle celtypes Aanwezig in veel weefsels voor weefselherstel (bv. in beenmerg) Genereren alleen celtypes van het eigen weefsel

43 5.5.2 Multipotente Adulte Progenitorcellen (MAP) Voorlopercellen in spieren, hersenen, beenmerg, botweefsel en pancreas Kunnen geherprogrammeerd worden zodat ze embryonale stamcellen vervangen Minder morele bezwaren (geen embryo’s nodig) Ontdekt door prof. Catherine Verfaillie

44 5.5.3 Verloop van therapeutisch klonen Mogelijke (toekomstige) toepassingen huidtransplanten bij brandwonden ß-cellen in pancreas neuronen aanmaken om Alzheimer te behandelen hartspiercellen aanmaken na hartinfarct beenmergcellen aanmaken tegen leukemie

45 5.5.4 Synthese van stamcellen uit lichaamscellen Eigen lichaamscellen worden geherprogrammeerd tot geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) Er moeten dan geen stamcellen meer worden ‘geoogst’ Nog in onderzoeksfase (klinische studies) Zouden toch niet zo ongedifferentieerd zijn als embryonale stamcellen Men zou op termijn ei- en zaadcellen op deze manier kunnen produceren (onvruchtbaarheidsproblemen)  lukt al bij muizen

46


Download ppt "DEEL 2 Genetica Gen- technologie Thema 4. Biotechnologie en gentechnologie Biotechnologie en gentechnologie 1 1 Klassieke biotechnologie  DNA wordt niet."

Verwante presentaties


Ads door Google