Meer weten?

  • Mitochondriën
  •  

     

     

     

    Nieuws:

    16-3-2011
    Mensen die moeite hebben om hun emoties te uiten hebben dat te danken aan hun genen. Dat hebben onderzoekers van het Universitair Medisch Centrum Groningen aangetoond.

    Mensen die een zogenaamde met-met variant van het comt-gen bezitten kunnen hun emoties minder goed uiten. Mensen die daarentegen een val-val variant van dit gen hebben kunnen hun emoties juist heel goed uiten. Er zijn drie varianten van het gen, de meeste mensen hebben de val-met variant.

    Onderzoekers Marte Swart en hoogleraar André Aleman kwamen tot hun bevindingen door mensen woorden met emotionele betekenis te laten lezen en hun hersenactiviteit te meten met een MRI-scanner.

    Eerder was al bekend dat er een verband bestaat tussen het comt-gen en psychische aandoeningen als psychoses en depressies.

     

    03-01-2011 Wetenschappers van het Erasmus MC hebben ontdekt hoe je met behulp van DNA kunt voorspellen welke haarkleur een persoon waarschijnlijk heeft. Voor het onderzoek werd gebruik gemaakt van het genetisch materiaal en de informatie over de haarkleur van honderden Europeanen.

    Daarbij werden twaalf genen onderzocht waarvan bekend was dat ze van invloed zijn op de verschillen in haarkleur. Binnen elf genen werden dertien zogenoemde 'DNA markers' gevonden, die voorspellend zijn voor de haarkleur.

    Op basis van de onderzoeksresultaten zal met meer dan 90 procent nauwkeurigheid uit DNA kunnen worden vastgesteld of een persoon rood of zwart haar heeft. Voor blond haar en bruin haar geldt dat de kleur daarvan met meer dan 80 procent nauwkeurigheid kan worden vastgesteld.

    Met de gevonden onderzoeksmethode kan ook onderscheid worden gemaakt tussen haarkleuren die sterk op elkaar lijken, zoals tussen rood en roodblond haar, of tussen blond en donkerblond haar.

    Het benodigde DNA kan worden gehaald uit bloed, sperma, speeksel en andere biologische materialen die voor forensisch onderzoek belangrijk kunnen zijn.

    Oogkleur en leeftijd
    De onderzoekers publiceerden al eerder over het voorspellen van de oogkleur en het inschatten van de leeftijd op basis van DNA-materiaal.

    Deze nieuwe vondst leidt tot een belangrijke uitbreiding van de toekomstige DNA-toolkit van forensisch onderzoekers om onbekende daders te vinden.

    De bevindingen worden vandaag gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Human Genetics.

    Bron: Erasmus MC - Rotterdam

    Bio-technologie

    Wat is Biotechnologie?

    Biotechnologie is de toepassing van organismen, zoals planten, dieren, schimmels en bacteriën voor de ontwikkeling van nieuwe stoffen, voeding en medicijnen. Dit omvat een breed scala aan technieken en processen, variërend van het maken van kaas tot genetische modificatie.
    Maar er is ook Bio-Nanoscience(BN) dat is het onderzoek op het raakvlak tussen de nanowetenschap, synthetische biologie en celbiologie.

    Biotechnologie wordt op celniveau beoefend. Zowel menselijk, dierlijk als plantaardig. Een cel is het kleinste deetlje dat als levend wordt beschouwd.
    Er zijn ongeveer 210 verschillende menselijke celtypen bekend.
    Een gemiddelde menselijke cel heeft een diameter van ongeveer vijftien micrometer = 15 x 10-6 m.

    CELDe afbeelding hiernaast geeft een opengewerkte cel weer, de middelste bol is de celkern.
    Binnen de celkern bevinden zich de chromosomen en de nucleolus.

    De buitenkant van de Cel bestaat uit een dun vliesje, het celmenbraan, het moet niet helemaal afgesloten zijn van zijn omgeving omdat nuttige stoffen er in kunnen komen en afvalstoffen naar buiten kunnen.

    Dit is ook het geval met het omhulsel van de Celkern.

    Tussen de celkern en het celmembraan (de buitenzijde van de cel), bevindt zich een vloeistof, het Cytoplasma.

    In de kern bevindt zich ook een vloeistof die heet Kernplasma.

    Kernplasma en Cytoplasma samen wordt Protoplasma genoemd. Elk afzondelijk functioneel onderdeel van een Cel noemt men een Organel.

    Organellen: Hieronder is globaal per organel een enkele functie vermeld, het werkelijk aantal functies kan vele malen groter zijn.

    1. Nucleolus (celkernlichaampje)voor de aanmaak van ribosomaal RNA of rRNA dat op z'n beurt wordt getranporteerd naar de Ribosomen.
    2. Nucleus (celkern) hierin wordt DNA gecopieerd, de copie wordt RNA genoemd.
    3. Ribosomen (Afzonderlijke elementen worden tot een nieuw geheel verbonden, het ribosoom koppelt de bouwstenen op een correcte manier aan elkaar en vormt zo eiwitten. )
    4. Endomembraansysteem (Blaasje)reguleert eiwittransport en vervult metabole functies in de cel, waaronder ontgiffen.
    5. Ruw endoplasmatisch reticulum (verzameld ook eiwitten die naar het Golgi-apparaat moeten)
    6. Golgi-apparaat heeft vooral een uitscheidingsfunctie naar de het celmembraan.
    7. Microtubule, maakt deel uit van de celwand, is o.a. belangrijk bij celdeling
    8. Glad endoplasmatisch reticulum (SER, S van smooth) dient voornamelijk om stoffen vanuit het ruw ER te vervoeren naar het golgi-apparaat
    9. Mitochondriën functioneren als energiecentrale v.d. CEL en produceren belangrijke stoffen.
    10. Peroxisoom, voor opslag van reservestoffen en ook voor schoonhouden v.d. celstructuur.
    11. Cytoplasma is alles binnen de celwand, uitgezonderd de celkern.
    12. Lysosoom (hier wordt celafval afgebroken).
    13. Centriolen, altijd per 2 aanwezig en belangrijk bij de celdeling.

    CELKERN Links is de Celkern afgebeeld.
    In de celkern zit het DNA dat is het erfelijk materiaal.
    Dit DNA zit opgerold om de chromosomen.
    Het DNA van het totale lichaam opgeteld noemd men het Gnoom.
    Zo heb je het menselijk gnoom of het gnoom van een dier.
    Het gnoom is dus het recept waaruit een mens is opgebouwd.
    De ingedrienten bestaan bij de mens uit 23 chromosoom-paren totaal dus 46 chromosomen.
    Er zijn 22 paren autosomen, zij hebben niets met erfelijkheid te maken
    En 1 paar geslachtschromosomen, die bepalen de erfelijkheid. De vrouw bezit 1 paar geslachtshormonen (2 stuks "X" chromosomen).
    De man bezit 1 paar geslachtshormonen ( 1"X"chromosoom en 1 "y" chromosoom).

    Heeft iemand dus 2 "X" chromosomen dan is het een vrouw, anderzijds wanneer iemand een "X" en een "y" chromosoom heeft is het een man.


    chromosomen Op het schema links ziet u gesorteerd op grootte de menselijke chromosomen.Zo'n schema noemt men een Karyogram en is gemaakt onder een microscoop.

    Normaal zweven de chromosomen door de hele celkern, maar wanneer de cel zich gaat delen zijn ze zo compact bij elkaar dat ze zichtbaar gemaakt kunnen worden.
    Op elk chromosoom liggen de codes van een heleboel eigenschappen.
    Het feit dat je van elk paar chromosomen er een van je vader hebt en een van je moeder, maakt ook dat je een mix bent van de eigenschappen.
    Ieder mens is daardoor uniek. Bovendien gaan niet alle eigenschappen hetzelfde over op een ander.


    Elke erfelijke eigenschap heeft dus in ieder geval twee stukjes chromosoom die bepalend zijn, dat noem je de allelen, of anders gezegd, de verschillende varianten of verschijningsvormen van eenzelfde erffactor of gen noemen we allele factoren of allelen (Gr. alleloi = een andere).

     

    GEN
    Links is een voorstelling geschetst, van een chromosoom met de spiraalvormige DNA, geen reeële werkelijkheid.

    Hoe liggen die erfelijke eigenschappen nu op een chromosoom?
    Om elke chromosoom slingerd het DNA molecuul spiraalvormig analoog aan een wenteltrap van de begane grond, verdieping na verdieping naar de top.
    Elke verdieping stelt een gen voor. De traptreden stellen bepaalde stoffen voor, de basen.
    Een base(of loog) is het tegenovergestelde van een zuur en heeft een Ph-waarde hoger dan 7.

    Als we de traptreden bekijken dan bestaan ze uit een aaneenschakeling van suikers en fosfaten, en dat in vier verschillende varianten A(Adenine), C (Cytosine), G (Guanine) en T (Thymine).

    Al het DNA zit dus opgerold om de 46 chromosomen behalve bij celdeling.

    De plaats van een gen op een chromosoom wordt locus genoemd.

    Genetische modificatie of Genetische manipulatie of Gentechnologie is het veranderen van de erfelijke (oftewel genetische) eigenschappen van een levend organisme. Dat gebeurt door wijzigingen te maken in het DNA, de stof die drager is van erfelijke eigenschappen.

    Eiwitten

    Eiwitten hebben een grote diversiteit aan functies, met name op cellulair niveau. Een aantal belangrijke functies zijn:

    1. Chemische omzettingen , deze worden enzymen genoemd.
    2. Structuur, een groot aantal eiwitten zorgt voor het in stand houden van dynamische structuren.
    3. Transport, verschillende eiwitten zijn betrokken bij het transport van stoffen in en uit de cel.
    4. Communicatie, sommige eiwitten zijn hormonen en zorgen voor de communicatie tussen cellen. op afstand.
    Receptoren zorgen voor de communicatie tussen cellen en hun omgeving.
    Signaaleiwitten zorgen voor de communicatie binnen cellen.

    5. Regulatie Cellen bevatten veel regelsystemen. Eiwitten spelen hier een belangrijke rol in, bijvoorbeeld door de structuur van andere eiwitten te veranderen (bijvoorbeeld door fosforylatie)

    Veel eiwitten hebben geen functie op zichzelf, maar maken deel uit van eiwitcomplexen.


    Enzymen, het knip en plakgereedschap bij genenische manipulatie


    Enzymen zijn de belangrijkste stoffen die zorg dragen voor de processen in de cel.

    Een enzym is een splitsings - of ontledingsstof, die een bepaald scheikundig proces in het organisme veroorzaakt of bevordert, zonder zelf te veranderen. Enzymen zijn biochemische katalysatoren zonder welke een stofwisseling en spijsvertering onmogelijk zouden zijn.

    Aangezien vrijwel alle biologische processen door enzymen gekatalyseerd worden, worden de fysiologische eigenschappen of het karakter van een levend organisme (van een levende cel) bepaald door de enzymen die erin aanwezig zijn. Dat een levercel zich blijft gedragen als een levercel en nooit als een niercel (hoewel beide zijn ontstaan uit één enkele eicel) vloeit dus voort uit het feit dat een levercel een bepaalde verzameling enzymen bezit en een niercel een andere verzameling enzymen. Dat een bepaalde cel bepaalde enzymen wel en andere niet bezit, komt doordat die cel alleen die bepaalde enzymen kan produceren.

    Voor het knippen en plakken op DNA niveau zijn er ook specifieke enzymen.

    Voor het knippen gebruikt men restrictie-enzymen.
    Zij herkennen een specifiek stukje in de DNA-keten, zoeken die op en knippen die in stukken.

    Voor het plakken gebruikt men ligase-enzymen.
    Die plakken alle verbroken verbindingen in de DNA struktuur weer aan elkaar.
    Dit noemen we recombinant DNA technieken.

    genknip

    Het principe van genetische manipulatie

    Het interessante van genen is, dat de genen van een koe, een bosbes of een mens, allemaal uit dezelfde soort moleculen bestaan met verschillende basen. Het verschil zit hem alleen in de volgorde van de basen. Hierdoor kan men een gen van bijvoorbeeld een koe knippen, een stukje verwijderen. Op de plaats van het verwijderde stukje kan, een stukje gen van bijvoorbeeld een schaap geplaats worden. Dit verwisselen van stukjes genen wordt genetische manipulatie genoemd. Om genetische manipulatie op de juiste manier te laten plaats vinden zijn bepaalde technieken nodig.

    Hoe kan men een koe met schapenwol maken?

    DNA analyse

    Men begint met het lezen van de genetische kaart van de koe en het schaap. Een genetische kaart, bevat informatie, over de plaats waar binnen het chromosoom bepaalde eigenschappen zitten. Bijvoorbeeld als men wil bepalen welk deel van het chromosoom de informatie "wollen haargroei" bevat, dan kan men dat lezen op de genetische kaart van het schaap. Dit kan men ook doen bij de koe voor de informatie "korte haargroei". Als beide eigenschappen via de genetische kaart gelokaliseerd zijn kan het manipuleren beginnen.

    DNA knippen

    Men begint met het knippen van de informatie "korte haargroei" uit het DNA van de koe. Dit gebeurt met een specifiek nuclease restrictie enzym (die worden gewonnen uit bacterien). Restrictie enzymen kunnen alleen bepaalde stukken DNA knippen. Het is daarom van belang dat je het juiste restrictie enzym kiest voor de juiste knipplaats. Dit zelfde doet men voor het stuk DNA van het schaap. Men knipt met behulp van restrictie enzymen het stuk informatie "wollen haargroei" uit de rest van het DNA.

    DNA scheiden

    Het DNA is nu geknipt. We hebben van zowel de koe als het schaap nu twee stukken DNA. Het is nu van belang dat we het juiste stuk DNA van de koe (het deel wat niet "korte haar groei" bevat) en het juiste deel van het DNA van het schaap (het deel dat "wolle haargroei" bevat) bewaren. Je kunt je voorstellen dat elk geknipte stuk DNA verschillend in lengte is en dus ook verschillend in gewicht en verschillend in lading. Door al het DNA in een gel te stoppen en over deze gel een stroom te laten lopen, worden de verschillende stukken DNA gescheiden. Je ziet dan dat het grootste stuk DNA onder in de gel is gezakt en het kleinste deel wat hoger in de gel zit (zie figuur hier onder). De gewenste stukjes DNA kunnen nu uit het gel gesneden worden en bij elkaar gevoegd.

    dna scheidenGel met de grootste stukken DNA onder en de kleinste boven

    DNA plakken

    Nu het DNA van het schaap (het gedeelte met "wolle haargroei") samengevoegd is met het DNA van de koe ( het hele DNA behalve het gedeelte "korte haar groei"), moeten de DNA stukken nog geplakt worden. Het is dan wel samengevoegd, maar zit nog niet aan elkaar.

    Het plakken van het DNA wordt gedaan met behulp van het ligase enzym. Dit enzym wordt toegevoegd en gaat dan uit zichzelf DNA plakken. Men heeft nu het DNA gemaakt voor een koe met schapenwol, men heeft een genetische manipulatie uitgevoerd.

    Natuurlijk is de beschreven procedure een ingewikkelde zaak, er zijn veel handelingen en randvoorwaarden nodig om tot het gewenste resultaat te komen.

    Er zijn databasen aangelegd van genen en de daarbij werkzame enzymen van de mens en verschillende dieren en planten met behulp van computerprogramma's en er zijn laboratoria die zich daarin hebben gespecialiseerd.

    De produktie van enzymen

    Als je een enzym in grote hoeveelheden wilt gebruiken, is het zaak te zorgen voor een micro-organisme (bacterie, schimmel of gist) dat het enzym snel en doeltreffend kan produceren (de recombinant DNA-techniek). Het micro-organisme moet dus in de ideale omstandigheden zijn om zich te vermenigvuldigen. Dat vermenigvuldigen gebeurt in grote roestvrijstalen tanks (fermentoren) waar het micro-organisme voldoende zuurstof krijgt en er wordt gezorgd voor de ideale temperatuur en zuurgraad.

    Als het kweken wordt gestopt, moet het enzym in zuivere vorm geïsoleerd worden door middel van technieken als centrifugeren, filtreren, persen en malen. Het zuiveren is erg bewerkelijk, zodat vaak de helft van de produktiekosten erin gaat zitten.

    Huidige praktische toepassingen

    Wasmiddelen

    Enzymen worden gebruikt in wasmiddelen. 1 % van een wasmiddel bestaat uit enzymen. Ze worden gebruikt om vlekken op te lossen. In poedervormig wasmiddel zitten de enzymen beschermd in kleine bolletjes totdat ze vrij komen in de wasmachine, waar ze hun werk kunnen doen. Als de temperatuur van het water in de wasmachine hoger wordt dan 60° C werken de enzymen niet meer.

    "Biologisch actief" worden de wasmiddelen genoemd die enzymen bevatten. Er zijn enzymen die eiwitten afbreken (proteasen), enzymen die vetten afbreken (lipasen) en enzymen die zetmeel afbreken (amylasen). Door deze enzymen in wasmiddelen wordt de was nu bij 40° C net zo schoon als bij 60° C.

    Kaasbereiding

    Voor de kaasbereiding is melk nodig. De melk wordt gestremd, dat wil zeggen dik en vast gemaakt, met behulp van enzym chymosine. Vroeger kon chymosine alleen verkregen worden uit de magen van pas geslachte kalveren, tegenwoordig maakt men gebruik van de biotechnologie. Het is mogelijk een micro-organisme om te bouwen zodat het chemosine gaat maken. Een stukje DNA met de informatie van het enzym chymosine wordt door middel van 'knippen en plakken' in een gist soort gezet.

    Dieren

    De AquAdvantage-zalm is gemaakt door een gen van een paling en het groeihormoongen van een bepaalde zalm in de Atlantische zalm te zetten, waardoor deze ggo-zalm twee keer sneller groeit. Dat hij ook zes keer zo groot zou worden als een normale zalm is een fabeltje, de eindgrootte is dezelfde.

    Ongevoeligheid voor bestijdingsmiddelen

    Veredelingsbedrijven hebben inmiddels een hele reeks genetisch gemodificeerde rassen gekweekt en op de markt gebracht. Zo zijn maïsrassen resistent gemaakt tegen de Europese maïsboorder (Ostrinia nubilalis) en zijn rassen van maïs, katoen en koolzaad ongevoelig gemaakt voor bepaalde herbiciden. Ook bij suikerbieten zijn er inmiddels ook gmo-rassen met herbicidenresistentie. Hierdoor kunnen deze planten besproeid worden met die herbiciden waardoor concurrerende onkruiden wel, maar de te oogsten planten zelf niet te gronde gaan.
    Bij tomaat zijn er ggo-rassen gekweekt met vertraagde rijping en langere houdbaarheid.

    Voor en tegenstanders/gevaren/maatschappelijke discussie.

    Ethische vraagstukken

    Voorstanders van genetische modificatie stellen dat de technologie niet schadelijk is en dat het gebruik ervan noodzakelijk is om de voedselproductie net zo hard te laten groeien als de wereldbevolking. Anderen stellen echter dat de voedselproblematiek meer te maken heeft met distributie dan met productie en dat de bevolkingsgroei een direct gevolg is van de ongelijke distributie van voedsel (en welvaart).

    Tegenstanders stellen dat genetische modificaties tot onvoorziene consequenties kunnen leiden, zowel bij de gemodifieerde organismen als in hun omgeving. Er zijn bijvoorbeeld maïszaden ontwikkeld die giftig zijn voor plantenetende insecten (bt corn) die aan kruisbestuiving hebben gedaan met andere varianten van wilde en gedomesticeerde maïs en zo de relevante genen op onbedoelde wijze verspreid hebben.

    Anti-gentech groepen zien in het vrijlaten van genetische gemodificeerde organismen het openen van een doos van Pandora, die uiteindelijk kan leiden tot de ineenstorting van de moderne landbouw, en dus tot een afname in plaats van een toename van de voedselvoorziening. Er is geen manier om zeker te stellen dat de genetische gemanipuleerde organismen onder controle blijven en het gebruik van deze technologie buiten veilige laboratoria brengt ernstige risico's met zich mee voor de toekomst.

    Tegen het toepassen van cisgenese bestaat minder weerstand dan voor transgenese. Cisgenese is het door genetische modificatie overbrengen van een eigenschap binnen een soort of binnen kruisbare soorten van de ene plant naar een andere plant. Als het bij de overbrenging gaat om soortvreemd DNA dan spreekt men van transgenese.

    De bedrijven, zoals Monsanto (de producent van o.a. Roundup), die onderzoek naar genetische modificatie doen, nemen patenten op de door hen geproduceerde rassen. Boeren wordt ook het recht ontnomen om eigengewonnen zaaizaad, zonder een vergoeding hiervoor aan de kweekbedrijven te betalen, te gebruiken. De resistentie voor bestrijdingsmiddelen is met name voor bestrijdingsmiddelen (zoals Roundup) van diezelfde veredelingsbedrijven. Zo kunnen boeren steeds afhankelijker worden van de grote multinationale bedrijven.


    Economische en politieke effecten

    Veel opponenten van de genetische modificaties geloven dat het toenemende gebruik van gentech heeft geleid tot de grootste machtsverschuiving in de landbouw ooit. Biotech bedrijven krijgen steeds meer controle over de voedselproductieketen en over boeren die gentech producten gebruiken.

    Veel voorstanders van de huidige gentechnieken geloven dat deze leiden tot hogere opbrengsten en winsten voor boeren, met name in derde-wereldlanden.

    In Venezuela is het gebruik van genetische gemodificeerde zaden verboden sinds april 2004.

    De Nederlandse regering heeft in dec 2004 in Nederland de verkoop van een genetisch gemodificeerd visje, dat oplicht onder UV-bestraling door een via genetische modificatie ingebracht gen verboden, hoewel er geen redenen zijn om te veronderstellen dat het visje daar onder lijdt.

    SLOT