Grundzüge der Gentechnik (eBook)

Theorie und Praxis

Mechthild Regenass-Klotz (Autor)

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2005 | 3. Auflage 2005
IV, 171 Seiten
Springer Basel (Verlag)
978-3-7643-7306-1 (ISBN)

Infos

Gentechnisch hergestellte Produkte werden heute bereits in der Medizin und der Diagnostik, in den Agrarwissenschaften, in der Lebensmitteltechnologie aber auch in zahlreichen Bereichen des täglichen Lebens verwendet.
Seit der Einführung des ersten gentechnisch hergestellten Medikamentes im Jahr 1983 hat sich die Gentechnik in rasanter Weise zu einer Schlüsseltechnologie in der Grundlagenforschung, der angewandten Forschung und der Wirtschaft entwickelt.
Die Gentechnik, ihre Vorteile und ihre möglichen Risiken, werden heute in der Öffentlichkeit und in den Medien sehr breit und mit viel Engagement diskutiert.
Trotz allen Interesses an diesem Thema zeigt es sich immer wieder, dass die Gentechnik in ihren Grundzügen oft nur unvollständig bekannt und verstanden ist.

Auch die 3. erweiterte und überarbeitete Auflage dieses erfolgreichen Buches bietet kurz und knapp, im Detail und anschaulich illustriert einen verständlichen Einblick in die Theorie und Praxis der Materie. Hochaktuelle Themen wie Stammzellen in Forschung und Therapie, 'Elegante Züchtung' bei transgenen Pflanzen, Sequenzierungsmeilensteine oder Einführungen in Begriffe wie Genomics und Proteomics sind neu hinzugekommen. Durch das Buch wird der Leser vor allem die vielfältigen Verflechtungen zwischen Theorie und Anwendung der Gentechnik erkennen und beurteilen können.

Diese neue Auflage soll einen wichtigen Beitrag dazu leisten, dass die Diskussion über Gentechnik um Sachinhalte und nicht um Ideologien geführt wird.

Inhalt

Inhaltsverzeichnis 5
Danksagung 9
Vorwort 11
Einleitung 15
Theorie 17
I Desoxyribonukleinsäure (DNA) – Faden des Lebens 17
I.1 Chemische Struktur der DNA 17
I.2 Replikation – Verdoppelung der DNA 24
I.3 Transkription – Überschreibung der DNA in mRNA, erster Schritt zur Entschlüsselung des genetischen Codes 30
I.4 Translation – Übersetzung der mRNA in Protein: der genetische Code ist umgesetzt 37
I.5 Restriktionsenzyme – Spezifische DNA-Scheren 40
II Klonieren – Vermehrung kombinierter DNA-Abschnitte 44
II.1 Vektorsysteme – Einbau der DNA in Genfähren und der Gentransfer 44
II.2 Wirtssysteme – Dort wird die kombinierte DNA vermehrt und die auf ihr codierte Information umgesetzt 60
III Methoden in der Gentechnik 65
III.1 DNA-Hybridisierung – Was zueinander passt, das bindet 65
III.2 DNA Sequenzierung – Bestimmung der Einzelabfolge der DNA-Bausteine 66
III.3 Gen-Bank und Gen-Sonde – Finde das Gen, das Du suchst! 70
III.4 PCR-Methode – Aus wenig erhalte viel: DNA-Vermehrung im Automaten 72
Praxis 77
IV Gentechnik in Medizin und Forschung 77
IV.1 Das erste Klonierungsexperiment 77
IV.2 Anwendung in Diagnostik und Medizin 79
IV.3 Transgene Tiere 106
IV.4 Gentherapie und Stammzellen 120
V Gentechnik bei Kulturpflanzen 132
V.1 Transgene Pflanzen 132
V.2 Elegante Züchtung 145
VI Gentechnik im täglichen Leben 149
VI.1 Enzyme 149
VII Gentechnik und der Blick in die Vergangenheit: molekulare Archäologie 158
Vlll Gentechnik: Sicherheit, Technikfolgenabschätzung, Gesetze, Richtlinien und Ethik 161
Literatur 165
Index 171

Textauszug

Praxis (S. 73-74)

IV Gentechnik in Medizin und Forschung

IV.1 Das erste Klonierungsexperiment

1973 nennt man gemeinhin das Geburtsjahr der Gentechnik. Richtig ist, dass in diesem Jahr zum ersten Mal die Rekombination von DNA verschiedener Herkunft und deren Klonierung gelang. Aber die Erkenntnisse der Jahre vorher, nämlich die Entschlüsselung des genetischen Codes, die Entdeckung der Restriktionsenzyme und anderes mehr waren unabdingbare Vorläufer dieses Experimentes. Bereits die von Gregor Mendel aufgestellten Gesetze der Vererbung implizierten, dass allen Organismen ein und derselbe Mechanismus zugrunde liegen muss, denn ebenso wie der genetische Code sind Mendels Gesetze für alle Organismen gültig. Was war das für ein Experiment, das in der alten und neuen Welt für Aufregung sorgte, das die Wissenschaft aus dem Elfenbeinturm in die Schlagzeilen rückte?

Das erste Klonierungsexperiment, das zu einer rekombinanten DNA führte, also die DNA-Moleküle verschiedener Herkunft miteinander vereinigte, wurde 1973 von S. Cohen und H. Boyer mit ihren Mitarbeitern durchgeführt. Wesentliche Vorarbeiten zu diesem Experiment wurden 1972 von P. Berg und seinen Mitarbeitern geschaffen. Wie viele wichtigen Experimente, besticht auch das erste Klonierungsexperiment durch seine Klarheit und Logik. Ausgangs-DNA waren zwei Plasmide unterschiedlicher Herkunft: Das eine war ein E. coli Plasmid, pSC101, und trug die Information, die nötig war, um sich zu replizieren und gegen das Antibiotikum Tetracyclin resistent zu sein.

Das zweite Plasmid, RSF 1010, hingegen stammte ursprünglich aus dem Bakterium Salmonella thyphimurium und war neben den nötigen Replikationssequenzen Träger einer Streptomycin- Resistenz. Jedes dieser Plasmide wies eine Schnittstelle für das Restriktionsenzym EcoRI auf. Das bedeutet, als ringförmiges Molekül wurde jedes dieser Plasmide durch EcoRI aus der Ringform zu einem linearen DNA-Molekül gespalten. Wie im vorderen Teil bereits besprochen, bildet die Schnittstelle von EcoRI «sticky ends», die gegenseitig komplementär sind. Sie lagern sich in einer Hybridisierungsreaktion aneinander, formen Wasserstoffbrücken aus und werden schliesslich durch das Enzym Ligase kovalent zu einem durchgehenden Doppelstrang verbunden.

Aus den zwei Plasmiden war also durch gezieltes Schneiden mit demselben Restriktionsenzym und Ligierung ein rekombinantes Plasmid entstanden. Mit diesem DNA-Konstrukt wurden E. coli-Zellen transformiert. Um definitiv zu beweisen, dass das neue Plasmid in E. coli vermehrt und exprimiert wird, musste nach solchen Bakterien-Klonen gesucht werden, die eine doppelte Antibiotika- Resistenz aufwiesen, nämlich diejenige gegen Tetracyclin und Streptomycin. In einem Selektionsexperiment wurde nach diesen Bakterien gesucht, indem man die Bakterien auf Nährplatten, die beide Antibiotika enthielten, ausplattierte.

Nur die Bakterien mit einem erfolgreich verlaufenen Plasmidtransfer und einem funktionierenden Plasmid konnten dies überleben. Bakterien, die auf den Selektionsplatten noch wuchsen, wurden darauf molekularbiologisch untersucht. In ihnen fand man das rekombinante Plasmid, nun pSC109 genannt, dessen Grösse genau der Addition von den Ausgangsplasmiden entsprach. Nach einer Behandlung mit EcoRI erhielt man, wie zu erwarten war, zwei lineare DNA Moleküle, die in einer Gelelektrophorese genau den Ausgangsmolekülen pSC101 und RSF1010 entsprachen. Das Fazit dieses so einfach klingenden Versuches war, dass es möglich ist, DNA verschiedener Herkunft mit Restriktionsenzymen zu schneiden und die entstehenden Fragmente zu neuen, biologisch funktionierenden DNA-Molekülen zu rekombinieren. Der Schritt der Verknüpfung ist reversibel. Durch die Behandlung mit den entsprechenden Restriktionsenzymen kann die rekombinante DNA wieder in ihre vorherigen Ausgangsteile «zerlegt» werden.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 5.12.2005
• Zusatzinfo: IV, 171 S.
• Verlagsort: Basel
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Medizin / Pharmazie
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie ► Genetik / Molekularbiologie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Bakterien • Ethik • Genetik • Genom-Sequenzierungen • Gentechnik • Gentherapie • Hybridisierung • Klonieren • Kulturpflanze • Kulturpflanzen • Nukleinsäure • Ordnung • PCR • Phagen • Plasmide • Replikation • Restriktionsenzym • Richtlinien • Sequenzierung • Stammzellen • transgene Organismen • Transkription • Translation • Vektorsysteme • Wirtssysteme
• ISBN-10: 3-7643-7306-7 / 3764373067
• ISBN-13: 978-3-7643-7306-1 / 9783764373061