Einführung in die Umweltwissenschaften

Transkript

1 Einführung in die Umweltwissenschaften Genetik und Gentechnologie (pro und contra) WS 2011/12 H.P. Aubauer, P. Bajons, V. Schlosser

2 Basen:? Purinbasen: Adenin DNA - Grundbausteine Guanin Phosphate Pyrimidinbasen: Thymin Cytosin Desoxyribose (Zucker)

3 A C T G Nukleotid DNA- Desoxyribo Nucleic Acid (Phosphat = Salz der Phosphorsäure)

4 DNA -Aufbau Purinbasen: Adenin, Guanin Pyrimidinbasen: Thymin, Cytosin

5 Chromosome Zelle prokariotische eukariotische

6 Phospholipide: Hydrophiler (starke Wechselwirkung mit Wasser) Kopf. Lipophiler (= fettlöslicher) Schwanz (zwei hydrophobe Kohlenwasserstoffschwänze) Zellmembran

7 5'-TATAAT-3'. Gene

8 Stammzellen Menschen, die unter Parkinson, Alzheimer oder Diabetes leiden, dürften erwarten, dass Stammzellenforschung ihnen hilft.

9 DNA Replikation(-sgabel) Der sehr komplizierte und energieverbrauchende Vorgang läuft vereinfacht in 3 Schritten ab: Entwindung und Stabilisierung der DNA Synthese eines komplementären DNA-Stückes in 5-3 -Richtung am Führungsstrang Synthese von Okazaki- Fragmenten und deren Verbindung in 5-3 -Richtung am anderen Strang Initiatorproteine binden an die DNA.Das Enzym Helicase bindet an die Proteine und entschraubt an der Stelle die Doppelhelix. Die Gyrase und Proteine stabilisieren die entwundenen Einzelstränge. Die Primase synthetisiert ein Stück komplementäre RNA- Nukleotide in 5-3 -Richtung, kurz Primer genannt. Nun bindet ein Molekül DNA-Polymerase an den Primer und synthetisiert in 5-3 -Richtung mit Hilfe von Nukleotidtriphosphaten (dntp) kontinuierlich einen Komplementärstrang, der sich zur Helix formt. (= Führungsstrang) Da die DNA Synthese nur in 5' - 3' ablaufen kann, wird ein zweites DNA Polymerase- Molekül benutzt, um an den anderen DNA-Strang zu bilden. Auch hier werden wieder Primer verwendet. Die DNA- Polymerase synthetisiert mehrere kleine komplementäre Polynukleotidsequenzen genannt Okazaki-Fragmente. Eine zusätzliche Polymerase ersetzt die RNA-Primer durch DNA und ein weiteres DNA-Polymeraseenzym prüft, ob bei der Synthese keine Fehler gemacht wurden. Danach verknüft dann die DNA-Ligase die Okazaki-Stücke zu einem kompletten Strang.

10 Gentechnologie >>> Beispiel INSULIN Bakterien stellen das Insulin her >>> Aufgabe: Einschleusen von menschlichen Genen in das Bakterium (Bakterium wird in erweitertem Sinn zu einer Art Bauchspeicheldrüsenzelle) 1. Gewinnung von Genen Shotgun cloning, Reverse Transskription, Synthetische DNA 2. Vektoren (Gen-Transfersystem) >>>>> Einbringen in die Wirtszelle PLASMID, VIRUS 3. Einbau der DNA + Markergen in den Vektor 4. Einschleusen des Vektors in das Bakterium Transformation, Transfektion 5. Überprüfung bzw. Aussortierung mit Hilfe von Markergenen Nur ein Bruchteil der Wirtszellen nimmt ein Plasmid auf. Nur ein Bruchteil aller aufgenommenen Plasmide enthält die Passagier-DNA an der richtigen Stelle. Wie kann man die wenigen erfolgreich transformierten Bakterienzellen überhaupt wieder finden? >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Weitere Methoden>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Mikroinjektion ( mit sehr feiner Glaskapillare) Genwanderung durch Hochspannung Genkanone (Partikelbeschuss >> Dazu packt man die DNA auf Gold- oder Wolframpartikel)

11 Klonschaf Dolly Bei der Herstellung von Dolly im Roslin-Institut in Schottland wurden 277 Eizellen (Scottish Blackface) mit Zellkernen aus den Euterzellen des Spendertiers, Finn Dorset, geimpft. Daraus entstanden 29 Embryonen, von denen eines, Dolly, überlebte. Leihmutter war auch ein Scottish-Blackface-Schaf. Streng genommen handelt es sich bei Dolly nicht um einen richtigen Klon, da die Gene der Mitochondrien nicht vom Spendertier, sondern von den den Eizellen mit übernommen wurden. Genau genommen hatte Dolly sogar drei Mütter (und keinen Vater): zum ersten die genetische Mutter, die eine Körperzelle aus ihrem Euter gespendet hat, und deren Reproduktion Dolly ist. Zum zweiten das Schaf, dem ein Ei entnommen wurde. Und schließlich, zum dritten, die Leihmutter, der das Ei eingesetzt wurde und die Dolly ausgetragen hat.