Biotechnologie

Alle organismen bestaan uit cellen. Een mens bestaat uit miljarden cellen. Een levercel is ongeveer 15 micro meter (0,00000015 m.)
Het belangrijkste deel van een cel is de celkern (nucleus). Een menselijke cel bevat 48 chromosomen. Die chromosomen zitten in de celkern en bevatten al het erfelijk materiaal van een mens.

DNA

Veel wetenschappers wilden het geheim van de erfelijkheid weten.
Een Oostenrijkse onderzoeker, de monnik Gregor Mendel, zag twee eeuwen geleden dat nakomelingen geen mengsel konden zijn van de eigenschappen van de ouders. Terwijl men altijd gedacht had dat dit wel het geval was. Maar als erfelijke eigenschappen volledig zouden versmelten, dan zou een zwart en een wit dier grijze nakomelingen krijgen. Maar zo gaat dat dus niet.
De wetenschappers Watson en Crick ontdekten een structuur van DNA waarmee verklaard kan worden hoe de celkern de erfelijke informatie bewaart en doorgeeft. DNA is de afkorting van de Engelse naam voor het molecuul Desoxyribonucleïne- zuur, een stof uit de celkern. Kort gezegd is DNA de stof die in de celkern van een cel zit en de informatie (genetische code) bevat voor het maken van levende organismes.
De twee wetenschappers kraakten ook de op DNA opgeslagen code voor de opbouw van alle levensvormen. DNA kun je zien als tekst van vier letters A, T, C en G, waarbij elk woord uit drie letters bestaat. Elk woord van drie letters vormt een code. Veel codes samen vormen een gen. Genen zijn stukjes DNA die de aanmaak van een bepaalde eigenschap van het lichaam regelen.
· T = Thymine
· G = Guanine
· C = Cytosine
· A = Adenine
DNA heeft de structuur van een soort gedraaide touwladder. Als DNA zich gaat delen, gaan de sporten van de touwladder open. Bij elke helft maakt de cel een identieke kopie van de ontbrekende helft. Uit twee halve touwladders ontstaan zo weer twee hele touwladders. Elke afzonderlijke sport bestaat uit 2 basen. De A en de T zitten altijd met elkaar verbonden in een sport, de C en de G ook. Een bepaalde eigenschap van een organisme wordt bepaald door de volgorde van een aantal van deze sporten, dat noemt men een gen. Elk gen bepaald één eigenschap van het organisme.
Het DNA bevat informatie voor erfelijke eigenschappen. Het DNA in de chromosomen in één enkele celkern bevat de complete informatie voor alle erfelijke eigenschappen.
Het DNA bepaalt ook je genetische eigenschappen, het genotype. Het genotype is hoe je er genetisch uitziet. Bijvoorbeeld je huidskleur of kleur haren. Als je je haar verft verandert het genotype niet. Dan verandert alleen het fenotype, dat is je uiterlijk.

Xenontransplantatie

Xenontransplantatie is het transplanteren van dierlijke organen of delen hiervan in het menselijke lichaam. Zo zouden dieren, bijvoorbeeld varkens, een oplossing kunnen vormen voor het tekort aan orgaan donoren. De risico’s zijn op dit moment nog te groot voor mensen om xenontransplantatie toe te passen. De kans op afstoting van het dierlijke orgaan is nog te groot en het is niet genoeg onder controle. En er is ook een risico dat het dierlijke orgaan een nieuwe ziekte zou kunnen veroorzaken dat de mens bedreigt.

Klonen

Wetenschappers zijn al lang in staat om embryo's te klonen. Dat houdt in dat ze een embryo opsplitsen in twee of meer delen die ieder uitgroeien tot een volwassen dier. In de twintigste eeuw is er veel gebeurd op het gebied van het klonen van dieren door mensen. In een vroeg stadium kunnen cellen nog alles worden, maar bij een volwassen dier staat dat voor alle cellen al vast. Zo is ook Dolly gekloond, zij is de eerste kloon van een volwassen dier ter wereld.
Sindsdien zijn ook al runderen, varkens en apen gekloond en vraagt iedereen zich af wanneer men klaar is voor de volgende stap: de mens.

Klonen kun je onderverdelen in twee categorieën:

- Therapeutisch klonen
- Reproductief klonen

● Therapeutisch klonen
Bij therapeutisch klonen neemt men een bevruchte eicel, waar men de kern uithaalt. Men doet er in plaats van die kern het DNA van een volwassen cel in. Deze eicel laten ze dan in een reageerbuis uitgroeien tot een embryo. Uit het embryo worden de stamcellen gehaald. Die stamcellen groeien in een reageerbuis uit tot weefsels, die dan weer gebruikt kunnen worden om bij iemand te implanteren.
Het implanteren van weefsels uit embryo's is niet nieuw. Het werd eerder alleen vaak afgestoten omdat ze een ander DNA hadden, want ze waren afkomstig van een anonieme moeder. Nu krijgt het weefsel hetzelfde DNA als de patiënt.

● Reproductief klonen
Bij reproductief klonen wordt net als bij therapeutisch klonen eerst de kern uit een bevruchte eicel gehaald en vervangen door het DNA van de te klonen persoon. De eicel groeit in een reageerbuis uit tot een embryo alleen worden nu niet net als bij therapeutisch klonen de stamcellen uit het embryo gehaald, maar wordt het embryo in de baarmoeder van een draagmoeder geplaatst. Hier groeit het uit tot een baby, die identiek is aan de persoon waar ze het DNA vandaan gehaald hebben, als het kloonproces goed verloopt.
Dolly was het eerste reproductief gekloond dier. Dit wil echter niet zeggen dat klonen altijd goed gaat. Om één dier te klonen, zijn soms wel een paar honderd mislukkingen voorafgegaan voordat het een keer goed gaat. Indien het gekloonde dier al levend geboren wordt, leidt het vaak aan veel afwijkingen. Dit komt vaak omdat het DNA wat het dier krijgt al oud is. Omdat er bij het klonen dus nog veel mislukkingen zijn, zijn er nog geen menselijke klonen gemaakt, maar dat komt waarschijnlijk in de toekomst nog wel.

Chromosomen

Alle levende organismen zijn opgebouwd uit cellen. In de celkern van deze cellen bevinden zich chromosomen. Chromosomen zijn de dragers van erfelijke eigenschappen. Bij mensen bestaat 1 chromosoom uit ongeveer 1000 genen, maar bij sommige dieren kunnen ze zelfs uit 2000 genen bestaan. Elke gen is een erfelijke eigenschap. Mensen hebben per cel 23 paar chromosomen die bij de voortplanting en celdeling worden gedeeld. Op die manier ontstaat uit één cel een aantal cellen met exact dezelfde genetische informatie.

Als je de structuur van chromosomen verder uitvergroot, dan zie je dat deze een structuur heeft van gedraaide touwladders. Dat is de structuur van het DNA.
Elke gen is de code voor een eiwit dat noodzakelijk is om die genetische eigenschap tot stand te brengen. Eiwitten kunnen in de cel allerlei functies verrichten en het gedrag en de kenmerken van cellen beïnvloeden. Bij de vorming van eiwit worden aminozuren aan elkaar gekoppeld. Zo worden er eiwitten van het DNA afgelezen die verantwoordelijk zijn voor de regulering van de groei met behulp van hormonen bij mensen en dieren. Ook uiterlijke kenmerken worden voor een belangrijk deel door zulke erfelijke eigenschappen bepaald. Bijvoorbeeld bij mensen (en dieren) de kleur van de ogen.
Vaak spelen ook milieufactoren een belangrijke rol bij de ontwikkeling van een organisme. Zo is bijvoorbeeld de voeding van grote invloed op de groei. Er zijn bij de ontwikkeling van het organisme, de organen en weefsels allerlei processen die nog lang niet volledig door de wetenschap begrepen worden. Zo kan bijvoorbeeld de lengte en dikte van iemands been niet eenvoudig voorspeld worden op basis van het DNA-patroon.
Door het lezen van DNA kunnen dokters bij het begin van de zwangerschap zien of het kind lichamelijke afwijkingen heeft. Erfelijke ziekten kun je zien als schrijffouten in het DNA. Door DNA-onderzoek kan er vastgesteld worden of je drager bent van een ziekte. Ook kan de mogelijkheid tot DNA-onderzoek mensen voor grote dilemma’s plaatsen. Werkgevers en verzekeraars mogen onder bepaalde voorwaarden ook vragen stellen over erfelijke ziekten bij mensen, of over onderzoeken daarnaar.

Wat is genetische manipulatie?

Alle levende organismen zijn opgebouwd uit cellen. In de celkern van deze cellen bevinden zich chromosomen. Chromosomen zijn de dragers van erfelijke eigenschappen. Bij mensen bestaat 1 chromosoom uit ongeveer 1000 genen, maar bij sommige dieren kunnen ze zelfs uit 2000 genen bestaan. Elke gen is een erfelijke eigenschap. Mensen hebben per cel 23 paar chromosomen die bij de voortplanting en celdeling worden gedeeld. Op die manier ontstaat uit één cel een aantal cellen met exact dezelfde genetische informatie.

Als je de structuur van chromosomen verder uitvergroot, dan zie je dat deze een structuur heeft van gedraaide touwladders. Dat is de structuur van het DNA.
Elke gen is de code voor een eiwit dat noodzakelijk is om die genetische eigenschap tot stand te brengen. Eiwitten kunnen in de cel allerlei functies verrichten en het gedrag en de kenmerken van cellen beïnvloeden. Bij de vorming van eiwit worden aminozuren aan elkaar gekoppeld. Zo worden er eiwitten van het DNA afgelezen die verantwoordelijk zijn voor de regulering van de groei met behulp van hormonen bij mensen en dieren. Ook uiterlijke kenmerken worden voor een belangrijk deel door zulke erfelijke eigenschappen bepaald. Bijvoorbeeld bij mensen (en dieren) de kleur van de ogen.
Vaak spelen ook milieufactoren een belangrijke rol bij de ontwikkeling van een organisme. Zo is bijvoorbeeld de voeding van grote invloed op de groei. Er zijn bij de ontwikkeling van het organisme, de organen en weefsels allerlei processen die nog lang niet volledig door de wetenschap begrepen worden. Zo kan bijvoorbeeld de lengte en dikte van iemands been niet eenvoudig voorspeld worden op basis van het DNA-patroon.
Door het lezen van DNA kunnen dokters bij het begin van de zwangerschap zien of het kind lichamelijke afwijkingen heeft. Erfelijke ziekten kun je zien als schrijffouten in het DNA. Door DNA-onderzoek kan er vastgesteld worden of je drager bent van een ziekte. Ook kan de mogelijkheid tot DNA-onderzoek mensen voor grote dilemma’s plaatsen. Werkgevers en verzekeraars mogen onder bepaalde voorwaarden ook vragen stellen over erfelijke ziekten bij mensen, of over onderzoeken daarnaar.

Wat is genetische manipulatie?

Genetische manipulatie is een moderne techniek waarmee het mogelijk is om doelgericht de erfelijke eigenschappen van levende organismen te veranderen. Bij dit proces worden dan genen van de ene soort ingebouwd in het DNA van een andere soort. Dat kan gedaan worden bij 'micro-organismen' zoals bacteriën of schimmels, maar ook bij planten, dieren of mensen.
Men knipt bij genetische manipulatie een stukje DNA (1 of meerdere genen) uit een organisme met biologische scharen (restrictie enzym). Dit gen wordt vervolgens in het DNA van de bacteriën gebracht. Deze bacteriën planten zich snel voort. Zo kunnen er in korte tijd honderden kopieën bijkomen van het gen. Het gen wordt vervolgens aan het DNA van een organisme toegevoegd. Op het gebied van het gen toevoegen aan een organisme zijn twee begrippen belangrijk:
1. Ex vivo: hierbij wordt eerst de cel uit het organisme gehaald, dan wordt het gen in de cel ingebracht en vervolgens plaatst men de cel terug in het organisme.

2. In vivo: dit wordt ook wel de directe methode genoemd, omdat hierbij het stukje DNA direct in de cel in het organisme wordt geplaatst.

Om dit te doen hebben ze momenteel twee veel gebruikte manieren:
1. het gen wordt aangebracht op kleine gouddeeltjes die met een speciaal soort pistool in een laag cellen van het organisme geschoten worden. Hiervoor gebruikt men heel veel van die deeltjes waarvan er met geluk enkelen in een cel, en met nog meer geluk eentje in de celkern en met nog veel meer geluk eentje bij het DNA terecht komt.

2. het gen wordt vervoerd door een virus of bacterie. Die smokkelen vervolgens het gen mee naar binnen de cel in. De bacterie Agrobacterin tumefaciem wordt hier vaak voor gebruikt.
Omdat deze technieken niet echt succesvol zijn, wordt aan zo'n gen een marker-gen geplakt. Zo kunnen ze erachter komen of het gen echt in de plant zit. Dat marker-gen geeft bijvoorbeeld een resistentie tegen antibiotica. De plant wordt vervolgens op een bodem vol met antibiotica geplant. De planten die opgroeien hebben het gen en worden verder gekweekt.

Genetische manipulatie wordt steeds meer toegepast in de land- en tuinbouw en bij de productie van medicijnen. Velen vrezen schadelijke effecten van voeding uit genetisch gemanipuleerde organismen. Maatschappelijk is er protest ontstaan tegen transgene dieren.
Een Amerikaans bedrijf heeft sojabonen genetisch gemanipuleerd. Deze boon noemen ze de Roundup Ready sojaboon. Door genetische manipulatie is de sojaboon bestand tegen het onkruidbestrijdingsmiddel dat het bedrijf zelf heeft gemaakt. Dit middel maakt alles dood, behalve de door hun genetisch gemanipuleerde planten.
Omdat in de deze sector veel geld valt te verdienen, storen bedrijven zich niet aan de kritiek van organisaties als Greenpeace. Van genetische manipultaie krijgen veel mensen een beangstigend toekomstbeeld. Wat wel en niet mag in de moderne biotechnologie, wordt door wetgeving geregeld. Lange tijd is er discussie geweest of octrooi op kennis van DNA verleend kon worden. Want wat kan wel en niet en wat mag wel en niet?

Genetische modificatie

Het veranderen van DNA heet genetische modificatie. Hiermee verander je dus de erfelijke eigenschappen. Zo kun je bijvoorbeeld eigenschappen van een soort, in een ander soort plaatsen. Dieren waarbij dit gebeurt heten transgene dieren.
Genetische modificatie kent verschillende toepassingen: in de landbouw, in de voedingsmiddelenindustrie, in het medisch onderzoek, in de farmaceutische industrie of voor industriële toepassingen.
In de farmaceutische industrie wordt ook onderzoek gedaan naar genetisch gemodificeerde dieren die in de melk medicijnen produceren.

Gentherapie

Gentherapie is het kunstmatig inbrengen van een gen in het DNA van de mens, met als doel een slecht werkend gen te vervangen of een ontbrekend gen in te brengen.
Gentherapie als behandelingsmogelijkheid bij ernstige erfelijke ziekten is nog volop in onderzoek.

De risico’s van biotechnologie

Er zijn natuurlijk ook veel risico’s verbonden aan biotechnologie. Er is bijvoorbeeld voor veel dingen nog niet bekend welke gevolgen het kan hebben. Dat is een groot risico voor de mensen, de dieren of het milieu. Er zijn verschillende risico’s verbonden aan biotechnologie:
- bekende risico’s
- veronderstelde risico’s
- imaginaire risico’s
Bij bekende risico’s gaat het om risico’s die al zijn ondervonden. Het is bekend dat deze risico’s bestaan en kunnen gebeuren bij bepaalde ondernemingen.
Bij veronderstelde risico’s werd er wel gedacht dat een risico er zou bestaan bij een bepaalde onderneming, maar dit is niet zeker. Er worden testen gedaan om te bewijzen dat deze risico’s er ook zijn.
Imaginaire risico’s zijn risico’s waarvan de wetenschappers denken dat ze er niet zijn. Het kan natuurlijk wel zijn dat er onverwacht toch iets gebeurt. Dat kan altijd want het is alleen maar een veronderstelling, en deze kan altijd mis zijn.

Conclusie

Ik heb door het maken van dit werkstuk veel geleerd over biotechnologie. Eerst wist ik er helemaal niets over, maar door wat speurwerk weet ik nu best veel over het onderwerp en heb ik dus veel over biotechnologie geleerd.