Grundlagen der Molekularbiologie und Biotechnologie

Das Zentrale Dogma der Molekularbiologie

Dieses Konzept beschreibt die Mechanismen und den Ausdruck der genetischen Vererbung. Das DNA-Molekül enthält nützliche biologische Informationen, die stabil übertragen werden. Durch seine Replikation wird die Information ohne Variation von Zelle zu Zelle und von Generation zu Generation weitergegeben. Obwohl einfache Verfahren zur Übersetzung der Informationen existieren, kann es gelegentlich zu Schwankungen kommen, die die biologischen Bedürfnisse der organischen Entwicklung widerspiegeln. Dies kann zur Produktion neuer Genotypen führen, auf die die natürliche Selektion wirken kann. Die DNA-Struktur ermöglicht Mutation und Rekombination.

Klonen

Klonen ist die Erzeugung eines oder mehrerer Individuen aus einer somatischen Zelle oder einem Kern einer anderen Person, sodass die geklonten Individuen gleich oder fast identisch mit dem Original sind. Es gibt zwei Hauptformen:

Reproduktives Klonen

Wird mit der Absicht durchgeführt, ein biologisch identisches Individuum zum Kerndonor zu erzeugen.

Therapeutisches Klonen

Wird nicht zur Erzeugung eines vollständigen Organismus durchgeführt, sondern zur Gewinnung embryonaler Stammzellen, die in medizinischen Behandlungen verwendet werden sollen.

Stammzellen

Eigenschaften von Stammzellen

Stammzellen sind eine besondere Art von undifferenzierten Zellen, die die Fähigkeit besitzen, sich unendlich zu teilen, ohne ihre Eigenschaften zu verlieren, und sich schließlich zu spezialisierten Zellen zu entwickeln.

Typen nach ihrer Herkunft

1. Embryonale Stammzellen

   Stammen aus dem Embryo und sind geeignet zur Erzeugung aller Arten von Zellen und Geweben. Sie bestehen aus einer Gruppe von 20–30 Zellen und erscheinen im Embryo nach fünf Tagen im Blastozystenstadium.

2. Adulte Stammzellen

   Können viele, aber nicht alle Gewebe und Zellen des Körpers generieren. Sie teilen sich in der Regel nicht, können sich aber unter bestimmten Laborbedingungen vermehren und Gewebe regenerieren.

3. Keimbahn-Stammzellen

   Sind die Zellen der Keimbahn, die in Lebewesen vorkommen und zu Eizellen oder Spermien heranreifen. Ihre allgemeinen Eigenschaften ähneln denen embryonaler Stammzellen.

Typen nach ihrer Potenzialität

1. Totipotent

   Können jeden Zelltyp sowie embryonales oder extraembryonales Gewebe generieren (z. B. Zygote).

2. Pluripotent

   Sind in der Lage, alle Arten von Gewebezellen zu generieren (z. B. embryonale Stammzellen).

3. Multipotent

   Können Zellen derselben Ebene oder desselben Keimstamms erzeugen (z. B. adulte Stammzellen).

Gentechnik

Die Gentechnik umfasst die Gesamtheit der Techniken, die es erlauben, die Gene eines Lebewesens zu manipulieren.

Die wichtigsten Techniken

1. Rekombinante DNA-Technologie

   Ermöglicht die Isolierung und Manipulation eines DNA-Teils eines Organismus und dessen Einbringung in die DNA eines fremden Empfängerorganismus.

2. DNA-Sequenzierungstechniken

   Ermöglichen es, die Reihenfolge der Nukleotide zu bestimmen, die Teil der DNA sind, um Gene zu synthetisieren, zu isolieren, zu verändern und zu übertragen.

3. Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

   Eine In-vitro durchgeführte enzymatische Reaktion, die eine genetische Amplifikation (Vervielfältigung) ermöglicht.