H14: Biotechnologie

H14: Biotechnologie
Een mens bestaat uit biljard cellen maar begint als zygote; de eerste cel van ons bestaan. De
celdeling of celverdubbeling. Daarvoor moeten alle moleculen aanwezig in de te kopiëren
cel zich eerst verdubbelen en daar zijn enzymen voor nodig.
Als een nieuwe cel is ontstaan komt zij in de G0 fase. Er zijn dan twee mogelijkheden: De cel
blijft deelvaardig en zal zich gaan opnieuw delen of er vindt celdifferentatie plaats: de
deelvaardigheid wordt ingeleverd voor het uitoefenen van een speciale functie, bijvoorbeeld
hormonenproductie. De cel kan
ook nog sterven.
Als de cel de opdracht krijgt om
te gaan delen gaat het de
celcyclus in: Een opvolging van
fases die altijd aanwezig zijn bij
de celdeling.
In de G1 fase groeit de cel en
worden er eiwitten gemaakt die
later een rol gaan spelen bij de
nieuwe structuur en bij de DNA
verdubbeling.
Zodra er genoeg eiwitten zijn
komt de cel in de S fase waarin
het DNA verdubbeld wordt.
In de G2 fase worden vervolgens
weer eiwitten aangemaakt die
een rol spelen bij de mitose. In
de M fase wordt vervolgens de
cel in tweeen gedeeld: het DNA
splitst en er ontstaan twee
nieuwe cellen. Dit splitsen is de
cytokinese.
DNA bestaat uit tienduizenden nucleotiden. De volgorde van de nucleotiden in een gen
bepaald de eiwitten die gemaakt worden. Het DNA kan op sommige plaatsen worden
doorgeknipt met een restrictie-enzym. Er ontstaan sticky ends, enkelstrengs DNA.
DNA kan vermenigvuldigd worden met Polymerase Chain Reaction. De strengen worden
van elkaar gescheiden, er wordt DNA-polymerase (een enzym) toegevoegd. Het enzym weet
als het ware bij elk stuk wat er tegenover moet zitten (tegenover een A moet een T en
tegenover een C moet een G) en maakt dat zelf aan. Zo ontstaan er kopieën.
Bij gelelektroforese worden de stukken DNA die bij PCR zijn ontstaan, zichtbaar gemaakt.
Het DNA wordt gedruppeld op een onder spanning staande gel. De stukken bewegen dan van
– naar +. De lange stukken zijn langzamer dan de korte en zo worden ze van elkaar
gescheiden. Het DNA wordt voor het oog zichtbaar gemaakt met radioactieve nucleotiden of
chemicaliën. Het patroon van lange en korte stukjes DNA is voor iedereen verschillend. Het is
een DNA fingerprint.
DNA bevat de genetische codes voor eiwitten. In de celkern zit DNA, dat de opdracht kan
geven om een bepaald stuk RNA samen te stellen. Het RNA bevat het recept voor een eiwit.
Eiwitten lijden tot eigenschappen zoals oogkleur of een bepaald verteringsenzym. Niet al het
DNA is bezig met coderen van RNA. Sommige stukken zijn junk-DNA. Sommige
wetenschappers denken dat 95% van het DNA junk-DNA is. Introns zijn de delen junk-DNA
en extrons zijn de delen nuttig DNA. Bij de transcriptie van DNA naar RNA ontstaat er eerst
pre-RNA. Daaruit worden de introns geknipt, zodat er geschikt messengerRNA onstaat, wat
kan worden afgelezen door de ribosomen.
Een gen is een genetische code voor een eiwit. De verschillende vormen van een gen (verschil
in volgorde van nucleotides) zijn allelen: de vershillende vormen van een type gen.
Door middel van mutatie kan een gen veranderen. De simpelste vorm is de puntmutatie:
daarbij wordt een nucleotide vervangen door een andere. In alle gevallen van mutatie is het
mogelijk dat er een werkend allel ontstaat, maar meestal werkt het gen niet meer. Stoffen die
mutageen zijn hebben invloed op het optreden van mutaties. Dat zijn sommige chemische
stoffen, straling en virussen. Er zijn vier verschillende gevolgen van mutatie:
- De cel wordt gerepareerd
- De cel gaat dood
- De celcyclus stopt, de cel wordt niet meer gedeeld en gaat op ten duur dood.
- De mutatie blijft in de cel
Carcinogeen is de mutagene oorzaak bij kanker. Een cel die meerder mutaties ondergaat kan
een kankercel worden. Deze cel is ongevoelig voor het eigen lichaam en blijft deelvaardig,
ook na vele celcyclussen. Om een kankercel te worden moet de cel wel in ander weefsel
kunnen binnendringen en zich kunnen uitzaaien (metastase).
Als mutaties plaatsvinden in eicellen of zaadcellen zijn ze erfelijk. Meestal leidt dit tot de
dood van een embryo.
UV licht beschadigt DNA. Dit kan gerepareerd worden door reparatie-eiwitten. Het
eiwitcomplex “markeert” de schade en trekt de twee strengen uit elkaar. Daardoor kunnen
andere eiwitten de foute streng er tussen uit knippen en polymerases maken het goede, nieuwe
DNA aan.
Er zijn ook processen die er voor zorgen dat de cel doodgaat. Het eiwit P53 zorgt er
bijvoorbeeld voor dat bij fouten in de replicatie de cel dood gaat.
Een andere reden van celdood is dat bij elke deling van een mutatie-cel de chromosomen een
stukje korter worden aan de telomeren (de uiteindes). Als de telomeren teveel zijn versleten
stopt de celcyclus en gaat de cel dood.
Het gevolg van een mutatie kan zijn dat sommige eiwitten niet meer worden aangemaakt. Ook
het P53 eiwit wordt dan niet meer aangemaakt. P53 zorgt ervoor dat bij fouten in de replicatie
de cel dood gaat. Als P53 niet meer wordt aangemaakt, gebeurd dat minder. Er ontstaan meer
foute cellen.
In het laboratorium worden cellen gemaakt die eeuwig leven, zodat er lang mee
geëxperimenteerd kan worden.
Een tumor is een verzameling van kankercellen die samen weefsel vormen.
Een gen kan geactiveerd (ingeschakeld) en geïnactiveerd (uitgeschakelt) worden. Dit gebeurt
meestal door regeleiwitten. Mastergenen bevatten de erfelijke informatie voor deze
regeleiwitten.
Inductie is het oproepen van bepaalde specialisatie van genen.
Een kloon is een groepje cellen die allemaal afkomstig zijn van een cel. Een genetisch
gemodificeerde kloon bestaat uit cellen die genetisch veranderd zijn, bijvoorbeeld met
virussen.
Een cel die een celcyclus heeft ondergaan, raakt een stukje chromosoom kwijt. Het enzym
telomerase zorgt ervoor dat de telomeer (uiteinde van een chromosoom) na elke celdeling
steeds weer opgebouwd wordt. Het chromosoom wordt niet meer korter en kan langer delen.
Bij vruchtbaarheidsbehandelingen zoals IMF ontstaan er meerdere embryo’s. De embryo’s die
niet teruggeplaatst worden, worden door de wetenschap graag gebruikt. De embryo’s bevatten
namelijk alleen maar stamcellen, cellen waarbij alle stukken DNA nog aangeschakeld kunnen
worden; uit stamcellen kunnen dus allerlei soorten cellen worden gemaakt.
Recombinatie is het ontstaan van een nieuwe DNA combinatie in een cel. Recombinatie kan
plaatsvinden als er geëxperimenteerd wordt met DNA:
- De cellen worden beschoten met gouddeeltjes met DNA
- De celkern wordt met een DNA oplossing geïnjecteerd
- Door gebruik van virussen.
De genen van een muis komen voor 90% overeen met die van de mens. Daarom kan er goed
geexperimenteerd mee worden. Een chimeer is een wezen met naast cellen van zichzelf ook
cellen van een ander wezen in zich. Muizen die chimeer zijn kunnen worden ingezet bij het
onderzoek naar kanker.