REISE ZU DEN GENEN DNS

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1 FOLIE 01 REISE ZU DEN GENEN KÖRPER ORGANE GEWEBE ZELLEN CHROMOSOM ERBINFORMATION ZELLKERN ZELLHÜLLE DNS

2 FOLIE 02 GENE, DIE BAUPLÄNE DES LEBENS STRUKTUREIWEISS: Form und Stabiliät geben ENZYM: Stoffe umwandeln HORMON: Signale übermitteln REZEPTOR: Signale empfangen ANTIKÖRPER: Krankheitserreger und Fremdstoffe erkennen TRANSPORTEIWEISS: Stoffe transportieren

3 FOLIE 03 GENTECHNISCHE HERSTELLUNG VON INSULIN MENSCHLICHE ZELLE DNS Zellkern Ligase Gentechnisch verändertes Bakterium, das Insulin produziert Restiktionsenzym Insulin-Gen Ringförmige DNS BAKTERIUM Restiktionsenzym Vermehrung der Bakterien Gereinigtes Insulin Insulin für Zuckerkranke Plasmid

4 FOLIE 04 MEDIKAMENTE AUS SCHAFSMILCH DNS Wirkstoff-Gen Schalter Saugpipette Nadel Befruchtete Eizelle Medikament Gereinigter Wirkstoff Milch mit dem Wirkstoff Transgene Nachkommen

5 FOLIE 05 FORSCHUNG MIT TRANSGENEN TIEREN TRANSGENE MÄUSE Spermium Gen Injektion mit Nadel Eizelle Saugpipette Trächtiges Muttertier Transgene Jungtiere mit eingebautem Gen KNOCK-OUT-MÄUSE Blastozyste Inaktiviertes Gen Trächtiges Muttertier Chimäre Jungtiere Kreuzung Knock-Out Jungtiere mit ausgeschaltetem Gen Stammzellen

6 FOLIE 06 EMBRYO KURZ NACH DER BEFRUCHTUNG GEWEBEZÜCHTUNG MIT STAMMZELLEN Totipotente Stammzellen Pluripotente Stammzellen Knochenmark eines gesunden Spenders Multipotente Stammzellen Blutstammzellen Nervenzellen Muskelzellen Blutzellen Zellkultur Behandlung von Blutkrebs mit Stammzellen

7 FOLIE 07 GEWINNUNG EMBRYONALER STAMMZELLEN GEWEBESPEZIFISCHE ZELLTYPEN EMBRYONEN AUS REAGENZGLASBEFRUCHTUNG Nervenzellen Hautzellen Verschmelzung von Samen und Eizelle Befruchtete Eizelle Blastozyste (Embryo im 100-Zellen-Stadium) Stammzellkultur Leberzellen Blutzellen

8 FOLIE 08 REPROGRAMMIEREN UND KLONEN REPROGRAMMIERUNG VON ZELLEN Indirekte Reprogrammierung Direkte Reprogrammierung Somatischer Zellkern KLONEN Hautzellen Hautzellen Hautzellen Zellkern der Eizelle Somatischer Zellkerntransfer Induzierte pluripotente Stammzelle Herzmuskelzellen Herzmuskelzellen FORSCHUNGSKLONEN Zellklone REPRODUKTIVES KLONEN Transfer in die Gebärmutter einer Leihmutter Stammzellkultur z.b. Klon-Schaf Disease modelling Wirksamkeitstest Herzmuskelzellen Blutzellen

9 FOLIE 09 CRISPR / CAS EIN NEUES GENTECHNISCHES WERKZEUG CRISPR / CAS - SYSTEM Leit-RNS ZIELGERICHTETE GENMANIPULATION Cas9 PAM N G G Forschung DNS REPARATUR DES DOPPELSTANGBRUCHS Pflanzenzüchtung Nicht-homologe Rekombination Homologe Rekombination Gen ist ausgeschaltet Gen ist repariert Klinische Studien

10 FOLIE 10 SOMATISCHE GENTHERAPIE GESUNDER SPENDER KIND MIT SCHWERER IMMUNSCHWÄCHE ADA ADA ADA ADA Gesundes ADA-Gen Defektes ADA-Gen ADA ADA Nicht-infektiöses Virus als Gen-Taxi Weisses Blutkörperchen mit gesundem ADA-Gen Zellkultur Bluttransfusion

11 FOLIE 11 GENAKTIVÄT EPIGENETIK Orange Rot Grün Gen aktiv Unterschiedliche Blutzelltypen EPIGENETIK Gen in seiner Funktion eingeschränkt Zellschicksal Chromosom Gen inaktiv Verpackungsprotein Methylgruppe Euchromatin DNS DNS Heterochromatin EPIGENETISCHE STEUERUNG Biologische Merkmale Krankheiten Vererbung

12 FOLIE 12 VERERBUNG VON GENEN Eizelle Spermium GESCHLECHTERZELLEN Gen für bestimmtes Merkmal (1 Kopie) Zellkern Zellkern Gen für bestimmtes Merkmal (1 Kopie) Erbinformation (Genotyp) Erscheinungsbild (Phänotyp) Rot = dominant Grün = rezessiv Gen für bestimmtes Merkmal (2 Kopie) Zellkern KÖRPERZELLE Rot = rezessiv Grün = dominant Grün + Rot = codominant

13 FOLIE 13 VERERBUNG VON KRANKHEITEN REZESSIVER ERBGANG z.b. Cystische Fibrose DOMINANTER ERBGANG z.b. Chorea Huntington Gesunder Träger Gesunde Trägerin Gesunde Mutter Kranker Vater Gesundes Gen Krank machendes Gen Gesundes Gen Krank machendes Gen Gesund Gesunder Gesunder Krank Gesund Gesund Träger Träger Krank Krank

14 FOLIE 14 GENETISCHE DIAGNOSTIK Pharmakogenetik Präsymptomatische Diagnostik? Screening Familienplanung GENTESTS IN DER MEDIZIN Gerichtsmedizin Pränataldiagnostik Präimplantationsdiagnostik Infektionskrankheiten Bestätigung oder Abschluss klinischer Diagnosen

15 FOLIE 15 MAIS MIT EINGEBAUTEM SCHÄDLINGSSCHUTZ Maispflanze Maispflanze mit Maiszünslerlarve Schaden an der Maispflanze Bt-Gen Bacillus Thuringiensis Bt-Eiweiss (insektizider Wirkstoff) Maiszünsler tot Isoliertes Bt-Gen Eingebautes Bt-Gen Bt-Eiweiss Maispflanzenzelle Zellkultur

16 FOLIE 16 REIS MIT ERHÖHTEM NÄHRWERT Reishülle mit Provitamin A und Fettsäuren Ungeschältes Reiskorn Ranziger Reis nach Lagerung Infektanfälligkeit Erblindung Kein Provitamin A Geschältes Reiskorn Lagerungsfähiger Reis Vitamin-A-Mangel Gene zur Provitamin-A-Herstellung Provitamin A «Goldener Reis» Beitrag zur Reduktion des Vitamin-A-Mangels

17 FOLIE 17 GENETIK UND UMWELTSCHUTZ (1) WASCHMITTELENZYME Lipasen: Fette Proteasen: Eiweisse Amylasen: Stärke Zellulasen: Pflanzenmaterial Reduziert die Waschtemperatur von 95 auf 40 UMWELTSCHONENDERE HERSTELLUNGSVERFAHREN Herkömmliche Produktion Ressourcenverbrauch Abfallmenge Biotechnische Produktion Bioplastik BIOLOGISCH ABBAUBARE KUNSTSTOFFE Rapspflanze Bodenbakterien Kompostierbare Plastikprodukte

18 FOLIE 18 GENETIK UND UMWELTSCHUTZ (2) UMWELTSCHONENDERE LANDWIRTSCHAFT Bisherige intensive Landwirtschaft Bisherige extensive Landwirtschaft Neuartige Landwirtschaft mit transgenen Kulturpflanzen BIOLOGISCHE SANIERUNG Schadstoffhaltiger Boden Gereinigter Boden NACHWEIS VON UMWELTGIFTEN Giftstoff UV- Strahlen Gentechnisch veränderte Hefe Fluoreszierende Hefezellen