DNA technologie

ANW Eindopdracht DNA Technologie

Wat is DNA? De afkorting DNA staat voor deoxyribonucleïnezuur, in het engels deoxyribonucleic genaamd. In iedere cel in het menselijk lichaam, maar ook in de cellen van bacteriën en dieren, zit een kern die DNA bevat. Dit DNA bestaat uit lange moleculen waarin een soort code is, die een bepaalde eigenschap voor het organisme bepaalt. Dit houd dus eigenlijk in dat het bijvoorb eeld informatie geeft over je haarkleur, of je soort bloedgroep. Voor elke menselijke cel met kern geldt dat DNA verdeeld is over 46 chromosomen. Elke chromosoom bestaat uit een groot DNA-molecuul en uit een aantal eiwitten voor de stevigheid. Bacteriën bevatten een DNA-molecuul in de vorm van een ring. DNA werd in 1869 bij ontdekt door een Zwitserse arts Miesscher genaamd. In 1944 is bewezen dat in DNA de erfelijke aanleg van organismen in codevorm is vastgelegd. Met een DNA test kun je de identiteit van een mens, dier of plant, of wat deze met elkaar te maken hebben vaststellen. Voor een DNA-test wordt gebruik gemaakt van junk-DNA: het gedeelte van het DNA dat niet codeert voor een gen. Dit DNA bestaat voor een groot gedeelte uit herhalingen. Van de honderdduizenden stukken junk-DNA zijn er enkele duizenden omschreven en onderzocht. Hiervan zijn er enkele (de markers) gekozen die allemaal voldoende variëren om onderscheid tussen individuen te kunnen maken. Elke marker laat na de bewerking in een apparaat twee pieken zien. Één van de vader en één van de moeder. De kans dat twee mensen twee dezelfde pieken hebben voor één marker is ongeveer 10%. De kans dat zij vier pieken (twee markers) hetzelfde hebben is ongeveer 1%. Bij een combinatie van negen markers is er een kans van één op een miljard dat twee willekeurige mensen hetzelfde patroon van pieken (DNA-profiel) laten zien. Bij verwantschap tussen twee mensen is de kans dat de pieken in het DNA-profiel met negen markers gelijk zijn veel groter (bijvoorbeeld: bij twee broers is dat kleiner dan één op tienduizend). Het voor de test benodigde DNA materiaal kan verzameld worden uit celmateriaal, zoals bijvoorbeeld iemands haar, of bloedsporen. De ontstane DNA-fragmenten worden op grootte gescheiden door middel van elektroforese en de fragmenten worden zichtbaar gemaakt met een stukje (radioactief gemerkt) DNA. Het resultaat is een patroon van banden op een röntgenfilm dat karakteristiek is voor het betrokken individu (daar komt de naam ook vandaan). DNA-fingerprint geeft alleen informatie geeft over de identiteit of over de verwantschap. Informatie over de aanwezigheid of afwezigheid van erfelijke afwijkingen kan uit dit patroon niet worden afgeleid. Er zijn een aantal technieken die bij genetische manipulatie worden gebruikt. Restrictie enzymen, dit zijn een soort biochemische \'scharen.\' Deze worden gebruikt om de juiste genen te selecteren en het DNA op verschillende plaatsen te knippen. Deze genen worden normaal gesproken ingebracht in een rond stuk DNA (plasmide1 genaamd) van een bacterie. Deze bacterie vermenigvuldigt zich snel en zo kunnen er in een korte tijd zijn duizenden identieke kopieën (het klonen) van het nieuwe gen geproduceerd worden. Er zijn 2 hoofdmethodes die gebruikt worden om het nieuwe gen in het DNA van een plant of dier of andere organismen in te brengen. Een andere manier is dat er een soort \'vervoerder\' wordt gecreëerd uit een stukje genetisch materiaal van een virus of bacterie. Deze wordt gebruikt om het nieuwe gen in het eigen DNA van de plant binnen te smokkelen. Een bacterie genaamd Agrobacterium tumefaciens, die gewoonlijk galvorming in planten veroorzaakt, wordt hiervoor veel gebruikt.

Wat ook mogelijk is is dat de genen worden aangebracht op grote aantallen hele kleine gouden pellets die met een speciaal ‘pistool’ in een laag cellen van het ontvangende organisme worden ‘geschoten’. Dit wordt micro- injectie1 genoemd. Met geluk komen enkele hiervan ergens in het DNA in de celkern terecht. Genetisch gemanipuleerde dieren en vissen worden door middel van micro-injectie geproduceerd. Bevruchte eicellen worden met de nieuwe genen geïnjecteerd en deze zullen in enkele gevallen het chromosoom binnendringen en opgenomen worden in het eigen DNA van het dier. Omdat de technieken die gebruikt worden voor het overbrengen van genen zulke lage succescijfers behalen, moeten de wetenschappers er achterkomen welke cellen het nieuwe DNA daadwerkelijk in zich opgenomen hebben. Daarom wordt er een zogenaamde \'marker-gen\' aan het nieuwe gen vastgemaakt. Dit gebeurt voordat het gen wordt overgebracht. In het geval van een plant codeert het marker-gen bijvoorbeeld een resistentie tegen een antibioticum of bestrijdingsmiddelen. Cellen die genetisch gemanipuleerd zijn worden vervolgens in een voedingsbodem met daarin het antibioticum of het bestrijdingsmiddel gekweekt. Alleen de planten die succesvol genetisch gemanipuleerd zijn zullen het overleven. Met deze zal verder gewerkt worden. Genetische manipulatie is het veranderen van de erfelijke eigenschappen van een plant, dier of micro-organisme. In feite zijn mensen al eeuwen bezig met genetische manipulatie. Ze selecteren bijvoorbeeld steeds nieuwe bacteriën om kaas of bier te maken. Of ze kruisen bestaande plantenrassen met elkaar om een nieuw, beter ras te krijgen. Maar het duurt vaak lang om een nieuw ras met precies de gewenste eigenschappen te krijgen. Bij \'moderne\' biotechnologie worden geen rassen gekruist, maar er worden extra genen bij een plant, dier of micro-organisme ingebracht. Die genen bevatten de informatie voor de nieuwe, gewenste eigenschappen. De genen worden dus direct veranderd, en men hoeft geen generaties meer te wachten tot de nieuwe eigenschappen tot uiting komen. Er bestaan veel toepassingen van genetische manipulatie. Er wordt bijvoorbeeld onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om via genetische manipulatie extra grote zalm te krijgen, om vervuilde bodems te reinigen met behulp van genetische gemanipuleerde micro-organismen, of om planten plastic te laten maken. De genetische manipulatie wordt onder nadere gebruikt bij het oplossen van bijvoorbeeld criminaliteit, klonen, dieren, eten en vegetatie. Denk bijvoorbeeld aan gemanipuleerde groente, die sneller en beter groeit. Op dit plaatje wordt duidelijk wat er eigenlijk bedoeld wordt met genetisch materiaal en met genetische manipulatie.

Al geruime tijd kunnen wetenschappers embryo\'s klonen, dat wil zeggen, opsplitsen in twee of meer delen die ieder uitgroeien tot een volwassen dier. In een vroeg stadium kunnen embryocellen nog van alles worden, maar de lichaamscellen van een volwassen dier hebben hun keuze bepaald. Ze zijn levercel of hersencel of iets anders. Het bijzondere van een kloon zoals het schaap Dolly, is dat ze gemaakt is van de cel van een volwassen dier. Daarmee is aangetoond dat een cel van een volwassen dier kan vergeten wat hij is. Inzicht in de manier waarop cellen hun keuze maken, kan leiden tot de mogelijkheid hierop invloed uit teoefenen.

Bij Xenotransplantatie worden complete organen over de soortgrens heen van het ene naar het andere organisme getransplanteerd. Hoewel een orgaan een begrensde eenheid in het organisme is, worden bij de transplantatie van levende organen ook dier-specifieke erfelijke eigenschappen mee getransplanteerd. Normaal probeert het organisme iedere vreemde indringer, dus ook een xenotransplantaat, te verwijderen. Door het xenotransplantaat te vermenselijken of het immuun-systeem te verzwakken of om de tuin te leiden probeert men dit proces te onderdrukken.