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Gentechnik - Wie funktioniert es? - Referat
Gentechnik- Wie funktioniert es?
Bei Gentechnik wird ein Verfahren verwendet, die die fremde Gene in eine Zelle überträgt. Dabei wird die DNA verändert oder vervielfältig. Um Zellen, die fremden Genen in sich trägt, also die sogenannte transgen Zelle zu erhalten, sind 4 Arbeitsschritte nötig.
1. Gewinnung eines Gens
Es gibt 3 verschiedene Methoden, für die Isolierung.
DANN -Sequenz
Dabei wird Restriktionsenzyme, die in bestimmte Bakterien zu finden sind eingesetzt. Restriktionsenzyme zerlegen DNA-Moleküle in kleine Stücke. Bestimmte Restriktionsenzyme können nach einer Erkennungssequenz, DNA mit der gleichen und bestimmten Basenfolgen spalten. Die Einzelstange haben an beiden Enden komplementärer Basen, daher lagern sie von sich selbst wieder zusammen. Sie werden als „sticky ends“ bezeichnet. Diese Methode ist ziemlich leicht durchzuführen, ist aber nur wenig zielgenau.
Umkopieren von mRNA in DNA
Ein Gen kann durch Hilfe von Umkopieren die erwünschte mRNA herstellen. Dafür ist die reverse Transkription, des sind Enzyme der aus Retro Viren gewonnen wird, nötig. Es sorgt dafür, dass die Viren-RNA in den Wirtszellen in DNA umgeschrieben werden. Zuerst werden mRNA aus die Zellen isoliert. Dann DNA-Einzelstange mithilfe von reverse Transkription hergestellt. Dabei werden auch DNA-Nukleoditen hinzugefügt. Dann werden die DNA-Einzelstange von der mRNA getrennt und von den DNA-Nukleoditen mit DNA-Polymease ergänzt. Die daraus entstandenen DNA-Doppelstange werden auch cDNA genannt, also copy-DNA.
In Vitro Verfahren
Wenn man die Nukleoditen in richtige Reihenfolge mit In-Vitro Verfahren durch Verkettung herstellen, kann man gezielt Gene gewinnen. Als erstes wird eine Aminosäureanalyse durchgeführt, der dann dazu führt, „dass man in Code-Lexikon ablesen kann, welche Basensequenz der DNA die Information für die Aminosäuresequenz des Genprodukts speichern kann. Danach wird der entsprechende DANN-Doppelstange synthetisiert.“1
2. Transfer eines Gens
Um ein isolierte Gen in eine fremde Zelle übertragen können, muss man das DNA Stück koppeln und es wird als Vektoren bezeichnet. Zielzellen des Gentransfers sind meistens Bakterien, die keinen Zellkern haben, dafür Plasmiden die als Vektoren verwendet werden können. Für den Gentransfer wird zuerst die Plasmidringen mit denselben Restriktionsenzyme wie bei Gewinnung von Gen geöffnet. „Dadurch haben sie denselben Sticky –ends wie die bereits isolierte Gene“.2 Dann wird das isolierte Gen mit der Plasmidring zusammengemischt, und es entsteht zwei verschiedene Arten von Plasmidringe. Eine davon sind die Hybirdplamiden, es sind also Plamiden die DNA von Bakterien und noch eine fremde DNA in sich trägt. Die anderen Plasmiden haben nur reine Bakterien DNA. Danach werden DNA –Ligase, eine Enzyme der die DNA Stücke fest miteinander zusammenbindet dazu gefügt. Danach findet eine Mischung, der die Plasmiden mit und ohne fremdes Gen mit Bakterienzellen ohne Plasmiden zusammen mischt statt. Nach dem Abschluss erhält man ein Hybidplasmid, dessen fremde DNA aus dem übertragenen Gen steht.
3. Vervielfältigung / Vermehrung
Für die gentechnische Arbeit ist bekannt, dass es zu weinig Ausgangmenge von DNA zur Verfügung steht, daher versucht den Wissenschaftlern auf verschiedene Art und Weis es zu vervielfältigen. Zu Vermehrung der DNA kann man es in eine Zelle wie z.B. Barkterium noch während der Zellteilung vervielfältigen. Oder es ist mithilfe von PCR möglich.
PCR ist eine Verfahren, der selbst die kleinste Menge an DNA in kurze Zeit vermehren kann. Dieser Vermehrungszyklus gelingt durch den Wechseln von bestimmter Temperatur. Als erstes wird der DNA auf 90 Grad erhitzt, dadurch löst sich die H-Brücken, also Wasserstoffverbindung, die Einzel Stange werden abgetrennt. Dann werden die DNA auf 50 Grad abgekühlt und die erste Replikation, also Verdoppelung der DNA beginnt. Danach werden die DNA wieder auf 70 Grad erhitzt, die DNA Polymerase fängt bei diese Phase zuarbeiten, es verlängert die Primer indem sie die Nukleoditen miteinander verbindet. Danach erfolgt wieder eine Erhitzung auf 90 Grad, der Vermehrungszyklus beginnt wieder von neu. Nach ca.30 Durchläufer sind ca. 1,07*10⁹ kopierte DNA entstanden.
4. Genelektrophorese
Die Genelektrophorese trennen sich Moleküle auf der Basis ihr Wandelgeschwindigkeit durch eine Lösung der unter dem Einfluss eines el. Feldes. Das heißt, Moleküle wandern von Anode nach Kathode, je nach Gesamtladung, Größe oder Gestalt wandern sie sich unterschiedlich schnell. Kurze DNA Stücke wandern schneller als die lange DNA Stücke. Sie werden dann durch fluoreszierenden Farbstoff oder radioaktive Markierung markiert. SO kann man die nach Länge geordnete DNA Stücke mit eine sogenannte Kontroll DNA Stücke identifizieren.
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