{"id":10202,"date":"2018-10-08T14:51:42","date_gmt":"2018-10-08T12:51:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/?page_id=10202"},"modified":"2018-11-19T11:30:48","modified_gmt":"2018-11-19T10:30:48","slug":"gentechnik","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/biologie\/gentechnik\/","title":{"rendered":"Gentechnik"},"content":{"rendered":"

Die moderne Gentechnik hat das Leben der Menschen stark beeinflusst. Viele Pflanzen sind inzwischen gentechnisch ver\u00e4ndert worden und damit resistenter gegen Parasiten oder Krankheiten, tragen mehr Fr\u00fcchte oder halten Umweltfaktoren besser stand. Auch bei der Identifikation von Personen, bei Verwandtschaftsanalysen oder bei der Untersuchung auf genetisch bedingte Krankheiten spielen Verfahren der Gentechnik eine gro\u00dfe Rolle.<\/p>\n

Rekombinante DNA<\/h2>\n

Gentechnische Verfahren haben oft das Ziel, sogenannte rekombinante DNA herzustellen. Darunter versteht man DNA, in der verschiedene Gene neu kombiniert werden, um zum Beispiel bestimmte Merkmale in einem Genom miteinander kombinieren zu k\u00f6nnen. F\u00fcgt man zum Beispiel Erbinformation zur Insulinproduktion in eine Bakterienzelle ein, kann man das produzierte Insulin zu medizinischen Zwecken nutzen. Um diese rekombinante DNA herzustellen, werden viele verschiedene Enzyme benutzt:<\/p>\n\n

\n

Restriktionsenzyme:<\/strong>
\nDiese Enzymgruppe schneidet doppelstr\u00e4ngige DNA an spezifischen Sequenzen. Meist werden die Str\u00e4nge nicht glatt getrennt, sondern ein Strang bleibt ein paar Basen l\u00e4nger, als der andere Strang.<\/p>\n

Ligasen:<\/strong>
\nDie Enden, die von den Restriktionsenzymen \u201eoffen\u201c gelassen worden sind, k\u00f6nnen mit anderen DNA-Fragmenten wieder verbunden werden. Da der genetische Code universell ist, DNA also bei allen Organismen gleich aufgebaut ist, kann diese Verbindung auch zwischen DNA-St\u00fccken von verschiedenen Arten entstehen. Die Ligasen schlie\u00dfen dann die L\u00fccken zwischen den ZuckerPhosphat-Ketten, indem sie kovalente Bindungen ausbilden.<\/p>\n

DNA-Polymerasen:<\/strong>
\nDNA-Polymerasen bauen DNA-Str\u00e4nge auf, indem sie komplement\u00e4r zu einem Einzelstrang den dazugeh\u00f6rigen Doppelstrang synthetisieren. Als Ansatzstelle ben\u00f6tigen sie einen Primer, also ein kleines St\u00fcck doppelstr\u00e4ngige MatritzenNukleins\u00e4ure. Ohne diesen k\u00f6nnen die meisten Polymerasen nicht arbeiten.<\/p>\n

Reverse Transkriptasen:<\/strong>
\nHierbei handelt es sich um ein Enzym, welches aus einem isolierten mRNAStrang wieder das entsprechende Gen, also den DNA-Strang, herstellen kann. Dieses neue DNA-Molek\u00fcl bezeichnet man dann als copy-DNA oder cDNA. Bei Eukaryoten ist hier darauf zu achten, dass der DNA-Abschnitt bei der \u00dcbersetzung in die mRNA bereits die Prozessierung durchlaufen hat – die cDNA ist also
\nder Genabschnitt ohne Introns.
\n<\/div>\n

Um fremde DNA in eine neue Wirtszelle zu \u00fcberf\u00fchren, werden sogenannte Vektoren verwendet. Diese dienen als Transportmittel, um neue DNA-St\u00fccke zu \u00fcberf\u00fchren. H\u00e4ufig werden Plasmide aus Bakterienzellen als Vektoren verwendet, da diese oft zu ungew\u00f6hnlichen Stoffwechselleistungen bef\u00e4higen und die gut \u00fcberf\u00fchrt werden k\u00f6nnen. Sie eignen sich besonders f\u00fcr die \u00dcbertragung von kleineren Genabschnitten. Auch Viren k\u00f6nnen als Vektoren verwendet werden und haben gegen\u00fcber der Plasmiden den Vorteil, dass auch gr\u00f6\u00dfere DNA-Abschnitte eingebaut werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

\n

Die Herstellung von rekombinanter DNA verl\u00e4uft in f\u00fcnf Schritten:<\/strong><\/p>\n

    \n
  • Isolierung der DNA: Der DNA-Abschnitt, der in einen anderen Organismus oder eine andere Zelle eingebaut werden soll, muss zuerst herausgeschnitten und isoliert werden. Dazu wird die DNA vom Rest der Zelle getrennt und mithilfe von Restriktionsenzymen in kleinere Fragmente zerschnitten.<\/li>\n
  • Isolierung des Vektors: Um den gew\u00fcnschten DNA-Abschnitt \u00fcberf\u00fchren zu k\u00f6nnen, muss ein geeigneter Vektor gefunden und isoliert werden. Mithilfe der Restriktionsenzyme, die auch schon zum Zerschneiden der DNA benutzt wurden, wird der Vektor dann aufgeschnitten.<\/li>\n
  • Hybridisierung: Der ausgew\u00e4hlte DNA-Abschnitt wird dann durch Ligasen mit dem Vektor verkn\u00fcpft.<\/li>\n
  • Transformation: Die neue Kombination aus DNA-Abschnitt und Vektor wird in einen Empf\u00e4ngerorganismus \u00fcberf\u00fchrt, indem die Zellmembran durch eine bestimmte chemische Behandlung durchl\u00e4ssig gemacht wird. Hier handelt es sich danach um einen transgenen Organismus.<\/li>\n
  • Selektion: Da mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht alle Empf\u00e4ngerzellen in einem Durchlauf auch die rekombinante DNA aufgenommen haben, m\u00fcssen die Zellen identifiziert und isoliert werden, welche die gew\u00fcnschten Genkombinationen besitzen. Dazu werden die Zellen mithilfe eines Selektivverfahrens, bei dem die anderen Zellen absterben, identifiziert und vermehrt (DNA-Klonierung). Diese selektive Vermehrung erfolgt h\u00e4ufig mithilfe von Antibiotika. Auf dem Vektor befinden sich nicht nur erw\u00fcnschte Stoffwechselleistungen, sondern auch Resistenzen gegen bestimmte Substanzen. Gibt man nun ein Antibiotika zu den Wirtszellen, so werden nur diejenigen \u00fcberleben, die eine Resistenz dagegen besitzen, also den Vektor erfolgreich aufgenommen haben.<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n

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