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Gentechnik

1. Gene werden gezielt in einen Artfremden Körper übertragen
2. Gene werden gezielt ausgeschaltet

Vektor: Transportmittel um Gen in anderen Organismus einzubauen.
z.B. Plasmide;
Viren (die so verändert wurden, dass sie nicht krankheitserregend sind)
oder Bakteriophagen (Viren die Bakterien befallen)

Isolierung eines bestimmten Gens aus dem Herkunftsgenom:
durch Restriktionsenzyme: ein bestimmtes Restriktionsenzym schneidet den DNA-Strang
nach bestimmter Basenabfolge.
Sie schneiden so, dass an jedem Ende ein Einzelstrang übrig bleibt
-> sticky ends.

Der Plasmidring des Bakteriums und das isolierte Gen der menschlichen DNA werden an den sticky ends durch Ligasen verbunden.
Da für das Aufschneiden des Plasmids und für die isolierung des menschlichen Gens ein und dasselbe Restriktionsenzym verwendet werden, passen die Basen der beiden perfekt zusammen.

Ligasen: Verknüpfungsenzyme

Im Idealfall verbinden sich die DNA-Bruchstücke mit den Plasmiden , jedoch verbinden sich nicht alle, und es entstehen auch wieder nur Plasmidringe und es bleiben DNA-Bruchstücke übrig.

Die die sich verbunden haben werden in plasmidfreie Bakterien eingesetzt.

Auf den ursprünglichen Plasmiden befinden sich Resistenzgene gegen Antibiotika
Tetracyclin
Ampicillin

 man bedient sich der Antibiotikaresistenz um die veränderten Plasmide von den unveränderten zu unterscheiden.

Baut man nun das DNA –Stück in den Plasmidring ein wird eines dieser Resistenzgene zerstört, das andere bleibt vorhanden.

Genbibliothek:
Gen, das übertragen werden soll wird isoliert und in Zellkultur vermehrt -> genaue Lage des Gens im Genom unbekannt -> man gewinnt aus vielen Zellen die gesamte DNA -> mit Restriktionsenzymen wird sie in keline Fragmente gespaleten -> werden in Vektor-Plasmide oder Vektor-Phagen eingebaut und vermehrt -> Genbibliothek

zwei weitere Arten:
liegt reife m-RNA vor, kann man durch Transkription auf die DNA zurückschließen

liegt keine reife m-RNA vor muss man die Aminosäurensequenz des Proteins kennen-> man kann mit Hilfe eines genetischen Codes eine mögliche Nucleotidensequenz ermitteln -> aus Nucleotid lässt sich DNA der Sequenz synthetisieren.


Produkte aus transgenen Mikroorganismen:
Transgene Bakterien: stellen Humaninsulin, Chymosin für Käseherstellung, Amylase und Protease für Waschmittel her
Viele Arzneien lassen sich jedoch nicht mit Bakterienzellen gewinnen Blutgerinnungsfaktor VIII lässt sich nur mit Eukaryotenzellen (oft werden Hefezellen verwendet) herstellen.

Produktion von Somatostatin: ist ein Hormon das die Bildung des Wachstumshormons Somatotropin hemmt, und wird bei Riesenwuchs therapeutisch eingesetzt. Es wird gentechnisch aus Bakterien gewonnen. leicht chemisch aufzubauen da Aminosäurensequenz bekannt ist.

Zusatzstoffe: Bakterien Hefen und Pilze können so umgebaut werden, dass sie Zusatzstoffe für die Lebensmittelindustrie herstellen. Z.B. Vitamine, Emulgatoren, Farbstoffe, Aromastoffe Geschmacksverstärker, Verdickungsmittel…
In vielen Ländern ist die Verwendung Enzymen die mittels gentechnisch veränderter Mikroorganismen hergestellt wurden gang und gebe. EU-weit gibt es allerdings keine gentechnisch veränderten Mikroorganismen die direkt in Lebensmittel eingesetzt werden, weil man Störungen der Stoffwechselprozesse fürchtet.

Transgene Pflanzen:
Gelingt meist mithilfe eines Plasmids -> Agrobacteriums. Der Einbau bewirkt zusätzliche Stoffwechselleistungen ansonst bleibt die sie unverändert. Das Fremdgen vererbt sich dann nach den Mendelschen Gesetzen.
Gruppen der veränderten Pflanzen:
-Pflanzen mit verbesserten Inhaltsstoffen
-verbesserte Futterpflanzen
-Nutzpflanzen für die industrielle Fertigung
-Nutzpflanzen für den pharmazeutischen Bereich
-Zierpflanzen


Herbizidtoleranter Raps: Früher ging der Raps durch die vielen Herbizide ein daher machte man sich die Eigenschaft der Streptomyces zu nutzen, dass sie ein Enzym herstellen zum Schutz vor Phosphinothricin einem Abkömmling des Glufosinat dass als Herbizid eingesetzt wird. Man baute dem Raps das Gen für die Herstellung dieses Enzyms ein damit er das Glufosinat abbauen kann. Das gen wurde noch auf Sojabohnen, Gerste, Tomaten, Reis und Mais übertragen.

Transgene Sojabohne: Sojabohnen spielen eine wichtige Rolle in der Lebensmittelindustrie und als Futtermittel  Verbesserung der Herbizidresistenz, Veränderung des Anteils an Ölsäuren und die Anreicherung mit der Aminosäure Methionin. Problem das Gen das den Methionin Mangel behebt stammt aus der Paranuss. Menschen die allergisch gegen die Paranuss sind reagieren heftig auf die gentechnisch veränderten Sojabohnen.

Transgene Tomate: erste gentechnisch veränderte und zugelassene Nahrungsmittel auf dem Markt. Die Haut der Tomate enthält Cellulose und Pektin dieses wird je älter die Tomate wird durch das Enzym Polygalacturonase abgebaut.  muss sie grün ernten damit sie nicht matschig werden. Verlieren aber an Geschmack. Ein künstliches Gen wurde eingesetzt, dass das Gen für die Polygalacturonase unwirksam macht. Höherer Pektingehalt wirkt sich positiv auf die Ketchupherstellung aus. Die Anti-Matsch-Tomate wurde jedoch bald wieder selbst von den USA vom Markt genommen.



Transgene Tiere:
Gene pharming = Schafe und Kühe bilden in ihren Eutern Arzneimittel und scheiden sie mit der Milch aus.
Produkte von transgenen Tiere sind hierzulande nicht käuflich (mit Ausnahme der Arzneimittel die in den Eutern produziert werden)