INLEIDING BIOTECHNOLOGIE 2021
Inhoudsopgave
1. Inleiding biotechnologie......................................................................................................3
1.1 Inleiding........................................................................................................................ 3
1.2 Traditionele biotechnologie...........................................................................................3
1.3 Moderne biotechnologie................................................................................................4
1.4 Voor- en nadelen van biotechnologische processen.....................................................4
1.4.1 Voordelen...............................................................................................................4
1.4.2 Nadelen.................................................................................................................. 4
1.5 Voorbeelden van biotechnologische processen............................................................4
1.5.1 Voorbeelden traditionele biotechnologie.................................................................4
1.5.2 Voorbeelden moderne biotechnologie....................................................................5
2. De cel als fabriek................................................................................................................ 6
2.1 Cel opbouw...................................................................................................................6
2.2 Plasmamembraan.........................................................................................................6
2.3 Prokaryoten cel............................................................................................................. 6
2.4 Eukaryoten cel.............................................................................................................. 6
2.4.1 De celkern.............................................................................................................. 6
2.4.2 Endoplasmatisch reticulum (ER)............................................................................7
2.4.3 Ribosoom...............................................................................................................7
2.4.4 Vesicle.................................................................................................................... 7
2.4.5 Golgi-apparaat........................................................................................................7
2.4.6 Lysosoom...............................................................................................................7
2.4.7 Mitochondrium........................................................................................................7
2.4.8 Plantencel............................................................................................................... 8
2.5 Virussen........................................................................................................................ 8
3. Membranen en transport....................................................................................................8
3.1 Fosfolipiden...................................................................................................................8
3.1.1 Vetten..................................................................................................................... 8
3.2 Cholesterol.................................................................................................................... 9
3.3 Membraaneiwitten.........................................................................................................9
3.3.1Transmembraaneiwitten..........................................................................................9
3.4 Transport...................................................................................................................... 9
3.4.1 Permeabiliteit..........................................................................................................9
3.4.2 Passief transport.....................................................................................................9
3.4.3 Actief transport.....................................................................................................10
,4. Energiehuishouding in de cel............................................................................................11
4.1. Metabolisme............................................................................................................... 11
4.2. Energie en energieomzetting.....................................................................................11
4.3 Thermodynamica........................................................................................................ 11
4.3.1. Eerste wet van thermodynamica.........................................................................12
4.3.2 Tweede wet van thermodynamica........................................................................12
4.4 Verloop van een reactie..............................................................................................12
4.5 Vrije energie en evenwicht..........................................................................................12
4.6 Exergoon en Endergoon.............................................................................................12
5. Enzymen.......................................................................................................................... 13
5.1 Kenmerken van enzymen...........................................................................................13
5.2 Werking van enzymen.................................................................................................13
5.2 Enzymactiviteit............................................................................................................ 14
5.3 cofactoren................................................................................................................... 14
Bijlage A: Begrippenlijst........................................................................................................14
Bijlage B: Checklist............................................................................................................... 18
, 1. Inleiding biotechnologie
1.1 Inleiding
- Biotechnologie is het gebruik van biologische systemen door de mens om producten
te maken die (commercieel) interessant zijn.
- Producten waar je aan kan denken zijn medicijnen, levensmiddelen,
voedingssupplementen en gewasbeschermingsmiddelen
- Een hele brede definitie van biotechnologie zoals die vaak wordt gebruikt is:
“Biotechnologie is het gebruik van levende organismen, of de producten daarvan, om
voor de mens interessante verbindingen te produceren.”
- Technologie is de toepassing van (natuur) wetenschap in de industrie om zo
gewenste producten te kunnen
- In de biotechnologie wordt een onderverdeling gemaakt in traditionele en moderne
biotechnologische processen.
- De term traditionele biotechnologie wordt dan vooral gebruikt om technieken aan te
duiden die gebruikt worden voor het produceren van voedingsmiddelen als kaas, wijn
en bier.
- Het begrip moderne biotechnologie wordt gebruikt voor processen die hun oorsprong
vinden in recombinant DNA technieken, het veranderen van het genetisch materiaal
van een organisme om deze zo aan te zetten tot de productie van een gewenst
product.
1.2 Traditionele biotechnologie
- De toepassingen die nu onder traditionele biotechnologie vallen zijn op een
empirische manier ontstaan, zonder of met slechts hele geringe kennis van de
betrokken micro-organismen. Het werkte en het leverde een aangenaam product.
- Met de ontdekking van micro-organismen in de 17e eeuw ging een nieuwe wereld
open voor de biologie, maar deze wetenschap bleef toch grotendeels beschrijvend
van aard.
- De ontdekkingen van Louis Pasteur (2 eeuwen later) leiden in eerste instantie tot een
bepaalde mate van controle over “ambachtelijke” biotechnologische processen als de
productie van bier en wijn.
- Ze waren een eerste stap naar het verkrijgen van een groter begrip van biologische
processen en hij legde daarmee de basis van een nieuw tijdperk.
- Aan het begin van de twintigste eeuw nam de kennis over microbiële processen
zodanig toe dat het mogelijk werd industriële fermentaties te bedrijven.
- Door een toename aan kennis werd het mogelijk om gericht onderzoek te doen om
processen op te kunnen schalen en ze zo economisch aantrekkelijk te maken.
- Hiermee kon bijvoorbeeld verklaard worden dat een gist onder anaërobe
(zuurstofarme) condities in staat is om ethanol te produceren in bier of wijn en onder
aërobe (zuurstofrijke) condities CO2 produceert waardoor brood rijst.
- Voorbeelden van industriële biotechnologische processen uit die tijd zijn productie
van azijnzuur, aceton en ook glycerol.
- In de jaren 40 van de vorige eeuw werden de eerste commerciële
productieprocessen voor penicilline opgezet. Voor penicilline betekende optimalisatie
een productieverhoging van 0.001 g penicilline/l in 1939 tot zo’n 50 g penicilline/l
vandaag de dag.
Inhoudsopgave
1. Inleiding biotechnologie......................................................................................................3
1.1 Inleiding........................................................................................................................ 3
1.2 Traditionele biotechnologie...........................................................................................3
1.3 Moderne biotechnologie................................................................................................4
1.4 Voor- en nadelen van biotechnologische processen.....................................................4
1.4.1 Voordelen...............................................................................................................4
1.4.2 Nadelen.................................................................................................................. 4
1.5 Voorbeelden van biotechnologische processen............................................................4
1.5.1 Voorbeelden traditionele biotechnologie.................................................................4
1.5.2 Voorbeelden moderne biotechnologie....................................................................5
2. De cel als fabriek................................................................................................................ 6
2.1 Cel opbouw...................................................................................................................6
2.2 Plasmamembraan.........................................................................................................6
2.3 Prokaryoten cel............................................................................................................. 6
2.4 Eukaryoten cel.............................................................................................................. 6
2.4.1 De celkern.............................................................................................................. 6
2.4.2 Endoplasmatisch reticulum (ER)............................................................................7
2.4.3 Ribosoom...............................................................................................................7
2.4.4 Vesicle.................................................................................................................... 7
2.4.5 Golgi-apparaat........................................................................................................7
2.4.6 Lysosoom...............................................................................................................7
2.4.7 Mitochondrium........................................................................................................7
2.4.8 Plantencel............................................................................................................... 8
2.5 Virussen........................................................................................................................ 8
3. Membranen en transport....................................................................................................8
3.1 Fosfolipiden...................................................................................................................8
3.1.1 Vetten..................................................................................................................... 8
3.2 Cholesterol.................................................................................................................... 9
3.3 Membraaneiwitten.........................................................................................................9
3.3.1Transmembraaneiwitten..........................................................................................9
3.4 Transport...................................................................................................................... 9
3.4.1 Permeabiliteit..........................................................................................................9
3.4.2 Passief transport.....................................................................................................9
3.4.3 Actief transport.....................................................................................................10
,4. Energiehuishouding in de cel............................................................................................11
4.1. Metabolisme............................................................................................................... 11
4.2. Energie en energieomzetting.....................................................................................11
4.3 Thermodynamica........................................................................................................ 11
4.3.1. Eerste wet van thermodynamica.........................................................................12
4.3.2 Tweede wet van thermodynamica........................................................................12
4.4 Verloop van een reactie..............................................................................................12
4.5 Vrije energie en evenwicht..........................................................................................12
4.6 Exergoon en Endergoon.............................................................................................12
5. Enzymen.......................................................................................................................... 13
5.1 Kenmerken van enzymen...........................................................................................13
5.2 Werking van enzymen.................................................................................................13
5.2 Enzymactiviteit............................................................................................................ 14
5.3 cofactoren................................................................................................................... 14
Bijlage A: Begrippenlijst........................................................................................................14
Bijlage B: Checklist............................................................................................................... 18
, 1. Inleiding biotechnologie
1.1 Inleiding
- Biotechnologie is het gebruik van biologische systemen door de mens om producten
te maken die (commercieel) interessant zijn.
- Producten waar je aan kan denken zijn medicijnen, levensmiddelen,
voedingssupplementen en gewasbeschermingsmiddelen
- Een hele brede definitie van biotechnologie zoals die vaak wordt gebruikt is:
“Biotechnologie is het gebruik van levende organismen, of de producten daarvan, om
voor de mens interessante verbindingen te produceren.”
- Technologie is de toepassing van (natuur) wetenschap in de industrie om zo
gewenste producten te kunnen
- In de biotechnologie wordt een onderverdeling gemaakt in traditionele en moderne
biotechnologische processen.
- De term traditionele biotechnologie wordt dan vooral gebruikt om technieken aan te
duiden die gebruikt worden voor het produceren van voedingsmiddelen als kaas, wijn
en bier.
- Het begrip moderne biotechnologie wordt gebruikt voor processen die hun oorsprong
vinden in recombinant DNA technieken, het veranderen van het genetisch materiaal
van een organisme om deze zo aan te zetten tot de productie van een gewenst
product.
1.2 Traditionele biotechnologie
- De toepassingen die nu onder traditionele biotechnologie vallen zijn op een
empirische manier ontstaan, zonder of met slechts hele geringe kennis van de
betrokken micro-organismen. Het werkte en het leverde een aangenaam product.
- Met de ontdekking van micro-organismen in de 17e eeuw ging een nieuwe wereld
open voor de biologie, maar deze wetenschap bleef toch grotendeels beschrijvend
van aard.
- De ontdekkingen van Louis Pasteur (2 eeuwen later) leiden in eerste instantie tot een
bepaalde mate van controle over “ambachtelijke” biotechnologische processen als de
productie van bier en wijn.
- Ze waren een eerste stap naar het verkrijgen van een groter begrip van biologische
processen en hij legde daarmee de basis van een nieuw tijdperk.
- Aan het begin van de twintigste eeuw nam de kennis over microbiële processen
zodanig toe dat het mogelijk werd industriële fermentaties te bedrijven.
- Door een toename aan kennis werd het mogelijk om gericht onderzoek te doen om
processen op te kunnen schalen en ze zo economisch aantrekkelijk te maken.
- Hiermee kon bijvoorbeeld verklaard worden dat een gist onder anaërobe
(zuurstofarme) condities in staat is om ethanol te produceren in bier of wijn en onder
aërobe (zuurstofrijke) condities CO2 produceert waardoor brood rijst.
- Voorbeelden van industriële biotechnologische processen uit die tijd zijn productie
van azijnzuur, aceton en ook glycerol.
- In de jaren 40 van de vorige eeuw werden de eerste commerciële
productieprocessen voor penicilline opgezet. Voor penicilline betekende optimalisatie
een productieverhoging van 0.001 g penicilline/l in 1939 tot zo’n 50 g penicilline/l
vandaag de dag.
