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Grundlagen der Gentechnik. Humaninsulin und die Flavr-Savr-Tomate

Referat (Ausarbeitung) 2016 11 Seiten

Biologie - Genetik / Gentechnologie

Leseprobe

Gliederung

1. Definition „Gentechnik“

2. Gentechnische Verfahren
2.1 Beispiel Humaninsulin

3. Das Humangenomprojekt
3.1 Die Flavr-Savr-Tomate

4. Argumentation zum Thema „Grüne Gentechnik“

1. Gentechnik

Die Gentechnik bezeichnet ein Teilgebiet der Biotechnologie, bei dem mithilfe molekularbiologischer Methoden das Erbmaterial von Lebewesen gezielt verändert bzw. rekombiniert werden kann, was ermöglicht, über bestehende Artengrenzen hinaus zu gehen und somit Eigenschaften von Organismen weiterzuentwickeln oder umzuwandeln. 1 2

2. Gentechnische Verfahren

Durch Gentechnische Verfahren können artübergreifende Kreuzungen vorgenommen werden. Da fast alle Lebewesen den gleichen genetischen Code besitzen, ist es so beispielsweise möglich, menschliche Gene auf Tiere zu übertragen.

Anders als bei der herkömmlichen Züchtung ermöglicht die Gentechnik, über die Artengrenzen hinaus zu gehen, also auch zwei nicht miteinander verwandte Arten zu kreuzen. So können also auch menschliche Gene auf Tiere übertragen werden, was der Tatsache zu verdanken ist, dass fast alle Lebewesen denselben genetischen Code besitzen. 2 3

Hierzu werden in der Gentechnik verschiedene Methoden verwendet, einige davon werden im Folgenden erläutert.

Klonieren

Beim Klonieren, oder Vervielfältigen, wird Erbmaterial aus einem Organismus genommen, mit dem Ziel, es in einen anderen stabil einzubringen, wo es sich dann vermehren soll. Dazu müssen die beiden Organismen nicht zwangsweise von der selben Art oder Spezies sein.

Während des Vorgangs werden sogenannte „Vektoren“ verwendet, die das zu klonierende Gen tragen. Als sogenannte „Wirtsbakterium“ dieses Gens dient in den meisten Fällen das menschliche Darmbakterium Escherichia coli (E. coli), welches sich unter normalen Bedingungen bei 37° etwa alle 20 Minuten verdoppelt und in welchem sich das Gen später vermehrt. So entstehen viele Kopien des Gens, die bei späteren Teilungen des Wirtes auch an dessen Tochterzellen weitergegeben wird. Durch diese Zellteilungen entstehen Bakterienkolonien, die den selben genetischen Inhalt tragen, sogenannte „Klone“. 4 5 6

Schneiden und Kleben

Ein normaler DNA-Strang ist für eine genetische Bearbeitung im Normalfall zu lang. Um sie aus diesem Grund zu zerschneiden, werden Restriktionsenzyme verwendet, Proteine, die in der Lage sind, spezielle DNA Sequenzen (z.B. TACCG) zu erkennen und dort gezielt zu schneiden. Das Gegenstück dazu bilden die sogenannten DNA-Ligasen, Enzyme, die in der Lage sind, DNA-Stränge miteinander zu verknüpfen, indem die eine Verbindung zwischen dem Phosphatrest und dem Zucker Desoxyribose bilden. So kann die zuvor zerschnittene DNA neu zusammengesetzt, oder rekombiniert, werden, wenn die DNA-Fragmente in einen Vektor eingesetzt und in einer anderen Zelle mit neuen Genen verbunden werden.

Transformieren

Das Transformieren bezeichnet die Übertragung von genetischer Information durch Aufnahme freier DNA. In der Gentechnik wird dies dazu genutzt, DNA in einen anderen Organismus einzuschleusen, um dort die genetische Information einzubauen. Viele Bakterien nehmen die freie DNA einfach durch ihre Zellwand auf, einige jedoch, wie beispielsweise E. coli, müssen vorher im Labor auf eine solche Transformation vorbereitet werden. 10 11 12

2.1 Humaninsulin

Unter anderem kann Gentechnik auch in der Medizin genutzt werden. Die Zuckerkrankheit „Diabetes“ wird durch einen Mangel am Enzym „Insulin“ ausgelöst. Mittlerweile ist es möglich, dieses Enzym im Labor herzustellen, was ein weitaus leichterer Prozess ist als die bisherige Gewinnung aus der Bauchspeicheldrüse von Schweinen oder Rindern. Damit ein Bakterium im Labor Humaninsulin herstellt, muss das menschliche Insulingen eingeschleust werden. Hierbei wird ein Vektor mithilfe von Restriktionsenzymen aufgeschnitten und zusammen mit dem Gen in ein Reagenzglas gegeben, wo DNA-Ligase sie miteinander verbinden. Anschließend wird dieser Vektor in das Wirtsbakterium eingebaut, welches bei erfolgreicher Übertragung fortan Humaninsulin produziert und dieses auch an seine Tochterzellen weitergibt. 13 14

3. Das Humangenomprojekt

1990 wurde das Humangenomprojekt (engl. Human genome project) gestartet, mit dem Ziel, die DNA des Menschen vollständig zu sequenzieren und zu verstehen. Über 1000 Wissenschaftler aus etwa 40 Ländern nahmen an dem Forschungsprojekt teil. Insgesamt sollte es rund 3 Milliarden US Dollar kosten und sich über einen Zeitraum von 15 Jahren erstrecken. Die Sequenzierung beanspruchte hierbei nur einen kleinen Teil, ein anderer Part des Projekts war beispielsweise die Erforschung von Krankheiten. Bereits 1992 veröffentlichte das Projekt Genkarten der Chromosomen 21 und Y, die allerdings noch Lücken aufwiesen. Erst 1995 schloss sich Deutschland dem Projekt an und gründete das Deutsche Humangenomprojekt (DHGP). Im Mai 1998 wurde die Firma Celera gegründet, deren Leiter Craig Venter, der 6 Jahre zuvor aufgrund von Uneinigkeiten das Projekt verließ, bekannt gab, er wolle die menschliche DNA schneller und billiger sequenzieren als das Humangenomprojekt. In den nächsten beiden Jahren gelang dem HGP die vollständige Sequenzierung des 22. (1999) und 21. (2000) Chromosom, was unter anderem die Erforschung der Trisomie 21 förderte. Bereits 2000 wurde auch eine erste Karte des kompletten menschlichen Genoms vorgelegt, die allerdings an vielen Stellen noch Lücken vorwies. Später entdeckten die Forscher auch, dass das menschliche Genom nur etwa 30.000 Gene enthält und nicht wie anfangs angenommen mehr als 100.000.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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Details

Seiten
11
Jahr
2016
ISBN (eBook)
9783668655874
ISBN (Buch)
9783668655881
Dateigröße
460 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v414637
Note
1,3
Schlagworte
Gentechnik Gentechnische Verfahren Grüne Gentechnik Humangenomprojekt
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