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Abitur - Biologie (Subject) / 3.5. Gentechnik (Lesson)
Stoff für das Colloquium
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- Definition Gentechnik = Isolierung von DNA, ihre Rekombination und Übertragung (Gentransfer) in vermehrungsfähigen Zellen
- Werkzeuge des Gentechnikers Enzyme, die DNA spezifisch schneiden können = Restriktionsenzyme- schneiden DNA an palindromischen Sequenz = DNA-Abschnitt, der jeweils vom 5' zum 3' Ende jedes Enzeilstranges gelesen die gleiche Basensequenz hat- Schneiden nicht "blunt" sondern mit "sticky ends"; verbinden sich über HBBs wieder Vektor = Transportmittel; "Gen-Taxi" = Plasmide- passende "sticky ends" entstehen durch beschneiden mit Restriktionsenzyme Ligase = verbindet "sticky ends" mit isolierten Fremd-DNA; Hybridplasmid geht dann in Zelle und z.B. Insulinproduktion
- Selektion durch Markergene NOCHMAL
- "Gentaxis" Plasmidvektoren = natürliche Plasmide, die zum Transport optimiert wurden- "origins of replication" = Erkennungssequenz für die Replikationsenzyme- geeignete Schnittstellen um Einbau von Fremd-DNA- müssen Wirtszelle eine besondere Eigenschaft verleihen, z.B. Markergene (Resistenz gegen Anitbiotika usw.) Viren:- übertragen gen. Information- Vorteil: man kann hier größere DNA-Fagmente zur Genübertragung einbauen
- Enzyme in der Gentechnik DNA-Pomlymerase: DNA-Einzelstrang wird zum Doppelstrang ergänzt Reverse-Transkriptase: übersetzt mRNA in DNA (copy-DNA)
- Aufbau Plasmid Bsp. Virus-Vektor: Ti-Plasmid a. Bakterien-DNA-Abschnitt, der die Einschleusung in Bakterienzelle ermöglicht b. Fremd-Gen, das in Bakterienzelle eingeschleust werden soll c. Marker, durch das der Einbau des Fremd-Gens in Bakterienzelle nachgewiesen werden kann d. Kontrollregion (Regulatorregion) versch. Gene, die die Transktription und Translation eukaryotischer Information in Prokaryoten ermöglicht
- Herstellen rekombinierter DNA Isolierung der DNA des Spenderorganismus Isolierung und Aufschneiden des geeigneten Vektors Hybridisierung = Verknüpfung der Vektor-DNA mit der Spender-DNA durch Ligasen Transformation = Übertragung der rekombinierten Vektor-DNA auf Wirtszelle Selektive Identifizierung und Vermehrung der Wirtszelle, es entstehen Klone
- Stempeltechnik Technik, um doppelresistente Bakterien zu ermitteln Bakterien kommen auf Nährboden A, manche sterben ab, manche nicht Durch sterilen Samtstempel kommen die Bakterien auf Nährmedium B, manche sterben ab, manche nicht = doppelresistente Bakterien
- Klonierung von DNA-Abschnitten DNA-Klonierung durch Plasmidtechnik Polymerase-Kettenreaktion1. Isolierung des DNA-Fragments2. Denaturieren = Aufspalten des DNA-Doppelstranges3. Hybridisierung = Abkühlung und Zugabe von Primer und DNA-Nukleotiden4. DNA-Polymerisierung = Zugabe von hitzebeständiger DNA-Polymerase (verknüpft die komplementär angelagerten Nukleotide)5. Wdh. ca. 30 Mal6. Isolierung der vermehrten DNA
- Genbibliothek; Gensonden = Ansammlung von DNA-Fragmenten, die in Gesamtheit das Genom (= gespeicherter Chromosomensatz) eines Organismus repräsentieren = Zum Finden eines bestimmten Gens in einer Genbibliothek- zum gesuchten Gen komplementär- meist radioaktiv oder mit floureszierneden Molekülen markiert1. Komplementäre Basenpaarung durch HBBs (vorher natürlich Denaturierung)2. Hybridisierung3. Autoradiographie: dabei wird Gensequenz mit Gensonde sichtbar (durch radioaktive Elemente)
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- Aufklärung von DNA-Sequenzen = Verfahren, um die Reihenfolge der Nucleotidbasen in der DNA zu bestimmen
- Anwendung der Gentechnik Bakterien: Schadstoffabbau, Herstellung von technischen Enzymen, Medikamente (z.B. Isolin; jetzt nicht mehr von Bauchspeicheldrüse von Schlachttieren) Transgene Nutzpflanzen: Schädlingsresistenz, Anpassung an extreme Standorte, höherer Ertrag Somatische Gentherapie: - schädliche Körperzellen werden mit intakten Exemplar ausgestattet Keimbahntherapie:- intaktes Gen in befruchtete Eizelle und dann Einpflanzung in Gebärmutter Transgene Tiere: Nutztiere, Gene Pharming