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Grundlagen der Biotechnologie und Genetik

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Arten von Transplantaten

  • Autologe Transplantate: Spender und Empfänger sind dieselbe Person.
  • Isotransplantate: Spender und Empfänger sind eineiige Zwillinge.
  • Xenotransplantation: Spender und Empfänger gehören verschiedenen Arten an.
  • Allogene Transplantate: Spender und Empfänger gehören derselben Art an, sind aber nicht genetisch identisch.

Probleme bei Transplantationen

Die Immunabstoßung: Weiße Blutkörperchen erkennen fremdes Gewebe und versuchen, es zu zerstören. Wenn Spender und Empfänger nicht identisch sind, tritt eine Abstoßung auf. Um diese zu vermeiden, werden starke Medikamente, sogenannte Immunsuppressiva, eingesetzt.

  • Organmangel.
  • Technische Schwierigkeiten bei der Gewinnung von Organen und Geweben: Es ist derzeit nicht möglich, Nervenzellen zu heilen.

Befruchtung und Embryonalentwicklung

Die Befruchtung ist die Vereinigung von Ei- und Samenzelle im weiblichen Eileiter. Das Ergebnis ist die Zygote.

Entwicklung: Ein Prozess, der bei jedem Lebewesen während des gesamten Lebens stattfindet. Die embryonale Entwicklung endet mit der Geburt, danach beginnt die postnatale Entwicklung.

Stufen der Entwicklung

  1. Befruchtung (Bildung der Zygote)
  2. Erste Zellteilung
  3. Morula (32 Zellen)
  4. Frühe Blastozyste (Hohlraum bildet sich innerhalb der Morula)
  5. Späte Blastozyste (Kompakte Zellmasse)
  6. Einnistung (Nidation des Embryos in die Gebärmutterschleimhaut)

Kernpunkte der embryonalen Entwicklung

  • Implantation: Der Embryo nistet sich in der Gebärmutterschleimhaut ein.
  • Bildung des Nervensystems: Der Embryo wächst und eine Gruppe von Zellen entwickelt sich zum Nervensystem.
  • Beginn der Organfunktion: Die Fetalperiode beginnt.

Humane Reproduktion

  • Künstliche Befruchtung: Künstliche Einführung von Spermien in den weiblichen Genitaltrakt.
  • In-vitro-Fertilisation (IVF): Befruchtung einer Eizelle außerhalb des Körpers.

Phasen der IVF

  • Eizellgewinnung: Hormonelle Stimulation der Eierstöcke.
  • Befruchtung: Zusammenführung von Eizellen und Spermien im Labor.
  • Embryotransfer: Einsetzen der Embryonen in die Gebärmutter.

Arten von Stammzellen

  • Totipotente: Können ein vollständiges Individuum bilden.
  • Pluripotente: Können nicht zu einem vollständigen Individuum werden, aber fast alle Zelltypen bilden.
  • Multipotente: Können verschiedene, aber nicht alle Zelltypen bilden.
  • Oligopotente: Adulte Stammzellen, die nur wenige Zelltypen produzieren können.

Klonen eines Tieres

  1. Auswahl einer differenzierten Körperzelle.
  2. Entnahme einer Eizelle von einer Spenderkuh.
  3. Entfernung des Zellkerns aus der Eizelle.
  4. Übertragung des Zellkerns der Körperzelle in die kernlose Eizelle.
  5. Kultivierung im Labor bis zur Embryonalentwicklung.
  6. Übertragung der Morula in die Gebärmutter einer Empfängerkuh.
  7. Geburt eines neuen Individuums.

Stadien des therapeutischen Klonens

  1. Biopsie des Patienten zur Gewinnung von Zellkernen.
  2. Einführung des Kerns in eine entkernte Eizelle.
  3. Entwicklung zur Blastozyste (somatischer Embryo).
  4. Gewinnung embryonaler Stammzellen aus der Zellmasse und Kultivierung in vitro.
  5. Differenzierung der Zellen in das gewünschte Gewebe.

Erzeugung eines transgenen Organismus

  • Erste Phase: Einbau des gewünschten Gens in das Erbgut einer Körperzelle.
  • Zweite Phase: Gewinnung eines tierischen oder pflanzlichen Organismus aus der genetisch veränderten Zelle.

Gentechnik

Gesamtheit der Techniken, die von Biologen verwendet werden, um lebenden Zellen neue Eigenschaften durch Veränderung ihres genetischen Materials zu verleihen.

Risiken und Nutzen von GVO

  • Lebensmittelindustrie: Lebensmittel mit besonderen Eigenschaften.
  • Pharmazeutische Industrie: Herstellung von Medikamenten oder Impfstoffen.
  • Landwirtschaft: Verbesserung agronomischer Merkmale.
  • Umwelt: Abbau toxischer Abfälle oder Biokraftstoffproduktion.
  • Medizinische Forschung: Transgene Tiere für Transplantationen ohne Abstoßungsreaktion.

Ziele des Humangenomprojekts (HGP)

  • Identifizierung aller Gene und deren Position auf den Chromosomen.
  • Bestimmung der Nukleotidsequenz jedes Gens zur Analyse kodierter Proteine.

Genetische Krankheiten

Erbkrankheiten entstehen durch Veränderungen in Genen oder Chromosomen (Mutationen). Wenn die Veränderung alle Körperzellen betrifft, ist die Krankheit erblich.

  • Chromosomale Defekte: Veränderungen ganzer Chromosomen.
  • Monogene Defekte: Veränderungen in einem einzelnen Gen.

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