Grundlagen der Gentechnik: DNA, Klonen und Bioethik

Was ist DNA?

Die DNA ist ein großes Molekül, das durch die Vereinigung einfacher Moleküle, den sogenannten Nukleotiden, gebildet wird. Sie bestehen aus Phosphorsäure, Desoxyribose und einer stickstoffhaltigen Base (Adenin "A", Guanin "G", Cytosin "C" oder Thymin "T"). Die DNA besteht aus zwei langen Ketten von Nukleotiden, die zu einer Doppelhelix verdreht sind. Dabei verbindet sich A nur mit T (über Wasserstoffbrückenbindungen) und G mit C (über dreifache Wasserstoffbrückenbindungen).

Enzyme in der DNA-Bearbeitung

Zelluläre Enzyme werden verwendet, um DNA-Fragmente in den Zellen zu schneiden und zu verbinden. Restriktionsenzyme sind für das "Schneiden" der DNA verantwortlich, während Ligasen diese wieder vereinigen.

DNA-Klonierung

Das Klonen eines DNA-Fragments besteht darin, Milliarden identischer Kopien dieses Fragments zu gewinnen. Ein Klonierungsvektor ist ein kleines DNA-Molekül, das in ein Bakterium eingebracht wird, um sich dort selbst zu vermehren.

Gentechnik und GVO

Durch Gentechnik können Gene zwischen Arten übertragen werden, also von einem Organismus auf einen anderen.

GVO (Genetisch veränderte Organismen)

GVO sind Organismen, die ein Gen eines anderen Organismus enthalten. Sie dienen der Verbesserung in Bereichen wie Industrie, Pharmazie und Medizintechnik.

• Transgene Tiere: Anwendungen umfassen die Erhöhung der Krankheitsresistenz, die Verbesserung der tierischen Erzeugung, die Herstellung tierischer Organe für Transplantationen sowie die Nutzung als pharmazeutische Betriebe.
• Gentechnik bei Pflanzen: Ziel ist die Übertragung von Genen aus verschiedenen Arten, um neue Pflanzensorten zu gewinnen. Dies bietet eine höhere Resistenz gegen Schädlinge, Frost oder Trockenheit, verzögert die Reifung, erhöht den Nährwert und ermöglicht die Produktion pharmakologisch interessanter Substanzen.

Gentherapie und Stammzellen

Gentherapie

Die Gentherapie zielt darauf ab, Krankheiten zu heilen, die durch ein einzelnes defektes Gen verursacht werden. Es gibt zwei Arten: die somatische Gentherapie und die Keimbahntherapie.

Stammzellen

Stammzellen sind Zellen, die sich unbegrenzt teilen können, um entweder neue Stammzellen zu bilden oder sich in einen oder mehrere spezialisierte Zelltypen zu differenzieren:

• Embryonale Stammzellen: Sie sind pluripotent, da sie der Ursprung aller Zelltypen und Gewebe des erwachsenen Menschen sind.
• Erwachsene Stammzellen: Sie sind multipotent, da sie viele, aber nicht alle Zelltypen hervorbringen können.

Stammzellen werden für die Prüfung von Toxinen, das Testen neuer Arzneimittel, die Untersuchung embryonaler Stadien, die genetische Kontrolle sowie für Zelltherapien und Transplantationen verwendet.

Das menschliche Genom und Bioethik

Das menschliche Genom

Das menschliche Genom ist die Gesamtheit aller Gene unserer Spezies, die auf den 23 Chromosomenpaaren in unseren Zellen verteilt sind.

Bioethik

Die Bioethik untersucht ethische Probleme, die bei der Anwendung biomedizinischer Wissenschaften und Technologien entstehen, welche das Leben von Menschen und anderen Organismen beeinflussen und verändern.