Grundlagen und Anwendungen der Biotechnologie

Mutationen

Eine Mutation ist eine Veränderung des genetischen Materials. Sie zeichnet sich durch zwei Hauptmerkmale aus: Sie ist nachweisbar und vererbbar.

Arten von Mutationen

Chromosomenmutationen: Diese sind unter dem Lichtmikroskop sichtbar und betreffen große Bruchstücke von Chromosomen oder ganze Chromosomen, wodurch viele Gene beeinflusst werden können. Sie können die Struktur oder die Anzahl der Chromosomen verändern.

• Strukturelle Veränderungen: Dies sind Veränderungen an der Struktur der Chromosomen infolge von Brüchen und Neuanordnungen der Fragmente.
• Numerische Anomalien: Hierbei handelt es sich um Veränderungen, die die normale Anzahl von Chromosomen eines Organismus betreffen.

Genmutationen: Diese sind nicht unter dem Lichtmikroskop sichtbar und betreffen typischerweise nur wenige Nukleotide.

Gentechnik (Genetic Engineering)

Die Gentechnik umfasst die Erforschung und Techniken zur Manipulation von Genen und deren Übertragung von einem Organismus zum anderen.

Werkzeuge der Gentechnik

Für die Durchführung von Genmanipulation dienen Enzyme dazu, Moleküle wie Nukleinsäuren zu schneiden, einzufügen, zu synthetisieren und abzubauen.

Gentechnische Techniken

DNA-Klonen: Die Erzeugung von Genen oder genetisch identischen Individuen in anderen Zellen oder Organismen.

Sequenzierung: Die Bedeutung dieses Prozesses im Falle des menschlichen Genoms liegt darin, dass er den Ausgangspunkt für die Verknüpfung jedes Merkmals mit einer spezifischen DNA-Sequenz bildet.

Transgene Organismen

Transgene Organismen sind Tier- und Pflanzenarten, in die ein Gen aus einer anderen Zelle oder einem anderen Organismus eingeführt wurde und das zur Übertragung an ihre Nachkommen geeignet ist.

Anwendungen der Biotechnologie

Biotechnologie in der Medizin

Die Biotechnologie in der Medizin befasst sich unter anderem mit transgenen Tieren und Pflanzen, deren Merkmale für die Verarbeitung von Nutzpflanzen oder die Zucht von Rassen geeignet sein können.

Die Gentherapie versucht, Mängel durch Genaustausch und die Ergänzung eines defekten Allels durch ein intaktes zu reparieren. Weitere Anwendungen sind die Beschaffung von Impfstoffen, Hormonen und Antikörpern.

Gerichtsmedizin: Die PCR (Polymerase-Kettenreaktion) ermöglicht die Vervielfältigung von DNA-Kopien für forensische Zwecke.

Biotechnologie und Umwelt

• Biokraftstoffe: Gewinnung von Biokraftstoffen wie Biodiesel aus Lebewesen (z.B. Sonnenblumen).
• Biodetergentien: Entwicklung von phosphatfreien und umweltschonenden Biodetergentien.
• Kläranlagen: In Kläranlagen zielt die biologische Behandlung mittels Mikroorganismen darauf ab, gelöste organische Substanzen in Sedimente und Feststoffe umzuwandeln. Diese können teilweise als Dünger verwendet werden, um die Belastung der Gewässer zu verhindern und als landwirtschaftlicher Dünger zu dienen.