Grundlagen der Biologie: Transplantation, Genetik und Medizin

Organspende und Transplantation

Normalerweise erfolgt eine Organspende bei einer Person im Zustand des Hirntodes. Das Gehirn hat aufgehört zu funktionieren, aber das Herz schlägt künstlich weiter, sodass die Organe für eine Transplantation in perfektem Zustand bleiben. Bei einigen Transplantationen (Haut, Knochenmark, Nieren) kann auch eine lebende Person spenden.

Immunabwehr und Abstoßungsreaktionen

Unser Immunsystem erkennt fremde Zellen und versucht, diese zu zerstören. Diese Fähigkeit ist wichtig, um Viren abzuwehren. Bei einer Transplantation müssen Spender und Empfänger so kompatibel wie möglich sein. Dennoch kann es zu Abstoßungsreaktionen kommen. Um dies zu verhindern, werden Medikamente, sogenannte Immunsuppressiva, eingesetzt. Diese verringern die Immunantwort, machen den Körper jedoch anfälliger für Infektionen.

Technische Grenzen und regenerative Medizin

Einige Organe (z. B. Gehirn, Nervengewebe) sind derzeit nicht transplantierbar. Die regenerative Medizin basiert auf der Verwendung von Stammzellen, mit dem Ziel, Gewebe oder Organe zu regenerieren, ohne den Patienten zu schädigen.

Fortpflanzung und Embryonalentwicklung

Befruchtung

Die Vereinigung von Eizelle und Samenzelle findet im Eileiter statt und führt zur Bildung der Zygote. Der Eileiter verbindet den Eierstock mit der Gebärmutter.

Entwicklung des Lebens

Die Entwicklung beginnt mit der Zygote und endet mit der Geburt (embryonale Entwicklung). Die postnatale Entwicklung beginnt nach der Geburt und dauert das ganze Leben an.

Stadien der Embryonalentwicklung

• 1. Befruchtung: Spermien treffen im Eileiter auf die Eizelle. Die Befruchtung endet, wenn die Zellkerne verschmelzen.
• 2. Zellteilung: Die Zygote wandert in die Gebärmutter und teilt sich.
• 3. Morula: Nach zwei Tagen bilden die Zellen einen Embryo aus 32 Zellen.
• 4. Blastozyste: Es bildet sich ein Hohlraum in der Morula.
• 5. Implantation: Der Embryo nistet sich in der vorbereiteten Gebärmutterschleimhaut (Endometrium) ein.

Assistierte Reproduktion

• Künstliche Befruchtung: Einführung von zuvor gewonnenen Spermien in den weiblichen Genitaltrakt.
• In-vitro-Fertilisation (FIVTE): Befruchtung außerhalb des Körpers. Schritte: a) Gewinnung der Eizellen, b) Befruchtung im Labor, c) Transfer der Embryonen in die Gebärmutter.

Stammzellen und regenerative Medizin

Arten von Stammzellen

• Totipotent: Können ein vollständiges Individuum erzeugen (Zygote und erste 8 Zellen).
• Pluripotent: Können alle Zelltypen des Körpers bilden, aber kein vollständiges Individuum.
• Multipotent: Können verschiedene Zelltypen eines Gewebes bilden (z. B. adulte Stammzellen).
• Oligopotent: Können nur wenige spezifische Zelltypen bilden (z. B. Haut- oder Nervenstammzellen).

Therapeutisches Klonen

Ein neues Feld der Biomedizin. Induzierte pluripotente Zellen (iPS) sind spezialisierte Zellen, die in einen embryonalen Zustand zurückversetzt werden.

Infektionskrankheiten

Emergente und wieder auftretende Krankheiten

Emergente Krankheiten: Durch bisher unbekannte Erreger übertragen. Wieder auftretende Krankheiten: Infektionskrankheiten der Vergangenheit, die weiterhin bestehen (z. B. Cholera, Tuberkulose, Malaria).

Infektionserreger

• Viren: Zelluläre Parasiten, die sich in Zellen vermehren (z. B. AIDS, Grippe).
• Bakterien: Einzellige prokaryotische Organismen (z. B. Tuberkulose, Cholera).
• Protozoen und Pilze: Eukaryotische Einzeller oder Mehrzeller, oft als Parasiten.

Behandlung

Antibiotika: Töten Bakterien oder verhindern deren Vermehrung. Antivirale Medikamente: Da Viren keine Zellen sind, ist ihre Bekämpfung schwieriger; sie verhindern meist die Vermehrung innerhalb der Wirtszelle.

Genetik und Gentechnik

Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der ein Merkmal bestimmt. Ein Chromosom ist die Struktur, in der DNA im Zellkern organisiert ist. DNA besteht aus vier Nukleotiden (A, T, G, C).

Gentechnik und GVO

Gentechnik umfasst Techniken zur Manipulation von DNA. GVO (Genetisch veränderte Organismen) sind Lebewesen, deren Erbgut durch diese Techniken verändert wurde. Der Prozess umfasst die Isolierung des Gens, das Klonen, die Modifikation und die Einführung in das Genom der Zielzelle.