Gentechnologie en moleculaire diagnostiek

Studiefiche
Vanaf academiejaar 2015-2016
Gentechnologie en moleculaire diagnostiek (I000367)
Cursusomvang
(nominale waarden; effectieve waarden kunnen verschillen per opleiding)
Studiepunten 5.0
Studietijd 135 u
Contacturen
60.0 u
Aanbodsessies en werkvormen in academiejaar 2016-2017
A (semester 1)
excursie
6.25 u
practicum
20.0 u
begeleide zelfstudie
6.25 u
werkcollege: PC-klasoefeningen
3.75 u
hoorcollege
23.75 u
Lesgevers in academiejaar 2016-2017
Gheysen, Godelieve
Kyndt, Tina
Van Damme, Els
LA14
LA14
LA14
Aangeboden in onderstaande opleidingen in 2016-2017
Bachelor of Science in de bio-ingenieurswetenschappen
(afstudeerrichting cel- en genbiotechnologie)
Verantwoordelijk lesgever
Medelesgever
Medelesgever
stptn
5
aanbodsessie
A
Onderwijstalen
Nederlands
Trefwoorden
Kloneringstechnieken, expressievectoren, cDNA- en genomische banken, DNA-, RNAen proteine-analyse technieken, PCR toepassingen, moleculaire merkers, genisolatie,
gen- en genoomanalyse
Situering
Moleculaire biotechnologie wordt enerzijds gebruikt om organismen gericht te
veranderen en daartoe moet in eerste instantie het gewenste DNA gekloneerd worden.
Anderzijds wordt een waaier van moleculaire technieken gebruikt om levende
organismen te bestuderen en om individuen of eigenschappen te kunnen identificeren.
Daartoe zijn een hele reeks methoden op punt gesteld, en nieuwe technieken worden
continu ontwikkeld. In dit opleidingsonderdeel komen een veelheid aan moleculaire
technieken en hun toepassingen aan bod, waarbij naast de basisconcepten ook
ingegaan wordt op meer recente trends.
Inhoud
I. INLEIDING I.1. Genoom I.2. Genexpressie I.3. Basistechnieken DNA-analyse I.4. Basisprincipes recombinant DNA II. DNA-HYBRIDISATIE II.1. Algemene principes van hybridisatie
II.2. Southern of DNA-gel blotting II.3. Probetechnologie, detectie-mogelijkheden II.4. In situ DNA-hybridisatie II.5. Koloniehybridisatie II.6. Hybridisatie-array (chip) technologie
(Goedgekeurd)
1
III. PCR & Q-PCR III.1. Basisprincipes PCR III.2. Problemen inzake specificiteit, accuraatheid en contaminaties III.3. Technische varianten van PCR III.4. Niet-PCR-amplificatiemethoden III.5. Semi-quantitatieve PCR, Q-PCR en droplet digital PCR (ddPCR) III.6. Een PCR-gebaseerde DNA-fingerprinttechniek in meer detail: AFLP III.7. Nog enkele voorbeelden van PCR-toepassingen IV. TECHNIEKEN VOOR DE ANALYSE VAN GENEXPRESSIE IV.1. RNA-extractie en run on IV.2. Analyse van transcripten via hybridisatie IV.3. Transcriptoomanalyse via sequentie-analyse IV.4. Q-RT-PCR IV.5. RNA-“fingerprints” IV.6. Samenvatting transcript- & transcriptoomanalyse IV.7. Reportergenen IV.8. Eiwitanalyse V. IDENTIFICATIE EN ANALYSE VAN GENEN V.1. Inleiding V.2. Identificatie van gen op basis van DNA-gelijkenis V.3. Identificatie van genen op basis van expressiepatroon V.4. Identificatie van gen op basis van het gecodeerde eiwit (via antilichaam of
functie). V.5. Identificatie op basis van mutant of polymorfisme. V.6. Moleculaire/biochemische analyse van een gen V.7. Functionele analyse van een gen door uitschakeling of overexpressie VI. ANALYSE GENETISCHE VARIATIE VIA DNA-POLYMORFISMEN VI.1. Moleculaire merkers inleiding VI.2. De eerste moleculaire merkeranalyse: RFLP
VI.3. Tegenwoordig gebruikte technieken (toepasbaar over gans genoom) VI.4. Specifieke DNA-regio’s voor specifieke doeleinden VI.5. Toepassing van moleculaire merkers bij plantenveredeling of fokprogramma’s van
dieren VI.6. Vergelijkend overzicht moleculaire merkers voor verschillende toepassingen VI.7. Merker-geassisteerde veredeling of biotechnologie? VII. RECOMBINANT DNA VII.1. Restrictie-enzymen VII.2. Andere enzymes: ligasen, kinasen en fosfatasen, nucleasen, polymerasen,... VII.3. Ligatie en transformatie VII.4. cDNA en cDNA banken VII.5. Genomische banken VII.6. Klone-analyse VIII. KLONINGSVECTOREN EN HUN TOEPASSINGEN VIII.1. Basisvectoren en vectoren voor speciale toepassingen VIII.2. Expressievectoren voor de productie van eiwitten VIII.3. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in prokaryoten VIII.4. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in gist VIII.5. Yeast-two-hybrid VIII.6. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in insectencellen VIII.7. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in dierlijke cellen VIII.8. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in planten VIII.9. Voorbeelden van recombinante eiwitten: enzymen, vaccins, therapeutica,... IX. ANALYSE VAN EIWITTEN IX.1. Extractie en opzuivering van eiwitten IX.2. Elektroforese van eiwitten IX.3. Detectie en kwantitatieve bepaling van eiwitten met behulp van antilichamen IX.4. Tandem-affiniteitszuivering (Tandem affinity purification, TAP) IX.5. In vitro transcriptie- en translatiesystemen X. HIGH THROUGHPUT
SEQUENCING X.1. NGS of 2nd generation sequencing: gebaseerd op amplified single molecule
sequencing X.2. Next Next generation Sequencing of Third generation sequencing: single molecule
sequencing (Goedgekeurd)
2
X.3. Vergelijking tussen de verschillende methoden: X.4. Toepassingen van high throughput sequencing Oefeningen: PC-practicum, PCR, RT-PCR en Q-PCR, reportergenen, excursies naar
bedrijf/instituut,…

Begincompetenties
Gentechnologie en moleculaire diagnostiek bouwt verder op bepaalde
eindcompetenties van opleidingsonderdeel Biochemie en moleculaire biologie ; of de
eindcompetenties werden op een andere manier verworven.
Eindcompetenties
1 1.1. Kennis hebben over genoomstructuur en genetische diversiteit op moleculair
1 vlak.
2 1.4. Gebruiken van technieken voor analyse van DNA, RNA en eiwitten met
1 interpretatie van resultaten
3 1.5. Inzicht hebben in genoomstructuur, genstructuur, genexpressie en regulatie van
1 genexpressie
4 CG 1.1. op de hoogte zijn van de verschillende technieken voor expressie of
1 uitschakelen van genen
5 2.1. opzoeken en analyseren van DNA-sequenties in databanken, opzoeken van
1 gegevens in andere wetenschappelijke databanken 6 2.3. opdrachten rond DNA- en genanalyse uitvoeren in het kader van een
1 wetenschappelijke vraagstelling
7 3.1. in staat zijn de meest geschikte analytische moleculaire techniek te kiezen voor
1 de analyse van een probleem
8 3.1. in staat zijn de belangrijkste elementen op een DNA-vector te herkennen en de
1 functie ervan te begrijpen
9 3.2. nauwkeurig werken in moleculaire laboratoriumexperimenten en kritisch
1 analyseren van de resultaten
10 3.2. de voor- en nadelen van verschillende moleculaire analysetechnieken voor
1 bepaald doel kritisch kunnen vergelijken
11 4.1. correcte terminologie kennen uit de moleculaire genetica en de recombinant
1 DNA-technologie
12 5.1. Ethisch reflecteren over mogelijkheden en problemen geassocieerd met DNA1 analyse.
13 5.2 Zich bewust zijn van de mogelijkheden van moleculaire technieken en het
1 belang van communicatie hierrond naar de maatschappij
14 6.3. Zicht hebben op mogelijke beroepssituaties en werkterreinen van de bio‐
1 ingenieur cel-en-gen.
15 CG1.1. de high-throughput sequentie-analysetechnieken begrijpen en kunnen
1 vergelijken
Creditcontractvoorwaarde
Toelating tot dit opleidingsonderdeel via creditcontract is mogelijk mits gunstige beoordeling
van de competenties
Examencontractvoorwaarde
Dit opleidingsonderdeel kan niet via examencontract gevolgd worden
Didactische werkvormen
Begeleide zelfstudie, excursie, hoorcollege, practicum, werkcollege: PC-klasoefeningen
Toelichtingen bij de didactische werkvormen
Indien bedrijfsbezoeken niet mogelijk zijn (omdat bedrijf niet bereid is) worden deze
vervangen door voorstelling door iemand van het bedrijf via voordracht.
Leermateriaal
Er is een syllabus beschikbaar. Powerpoint via minerva.
Referenties
-
Vakinhoudelijke studiebegeleiding
Bijkomende uitleg kan bekomen worden via email of Minerva of persoonlijk contact
tijdens de oefeningen.
Evaluatiemomenten
periodegebonden en niet-periodegebonden evaluatie
Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de eerste examenperiode
(Goedgekeurd)
3
Schriftelijk examen met open vragen, mondeling examen
Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de tweede examenperiode
Schriftelijk examen met open vragen, mondeling examen
Evaluatievormen bij niet-periodegebonden evaluatie
Participatie, verslag
Tweede examenkans in geval van niet-periodegebonden evaluatie
Examen in de tweede examenperiode is enkel mogelijk in gewijzigde vorm
Eindscoreberekening
Hoorcollege: periodegebonden evaluatie 80%
Practicum en werkcollege: niet-periodegebonden 20%
De examinator kan de student die zich onttrekt aan de practica, de excursie, de
periodegebonden en/of niet-periodegebonden evaluaties voor dit opleidingsonderdeel
niet-geslaagd verklaren.
(Goedgekeurd)
4