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Kompaktlexikon der Biologie: Gentechnik

Gentechnik, Gentechnologie, die biologische Teildisziplin, die sich mit theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungsverfahren befasst, um Gene zu isolieren und zu analysieren, sie gezielt zu verändern und um Gene eines Organismus in einen anderen zu übertragen ( vgl. Abb. ). Die zahlreichen Methoden der G. haben inzwischen auch in andere biologische Disziplinen (Cytologie, Immunologie, Entwicklungsbiologie) Einzug gehalten, in denen z.B. transgene Modellorganismen und mit gentechnischen Verfahren erzeugte Mutanten nicht mehr wegzudenken sind.

Anwendungsgebiete: Neben ihrer Bedeutung für die Grundlagenforschung wird die G. auch in zahlreichen angewandten Bereichen wie Medizin (z.B. Gentest, Gentherapie), Pharmakologie (z.B. Erzeugung neuer oder verbesserter Medikamente) und Landwirtschaft (transgene Pflanzen, transgene Tiere) eingesetzt. Die Biotechnologie hat ebenfalls von der G. enorm profitiert, da sich früher nur schwer zugängliche oder mit großem Aufwand zu gewinnende Substanzen heute in industriellem Maßstab mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen relativ einfach produzieren lassen. Methoden wie der genetische Fingerabdruck kommen mittlerweile in so unterschiedlichen Bereichen wie z.B. der Evolutionsforschung, Populationsbiologie sowie bei kriminaltechnischen Untersuchungen regelmäßig zum Einsatz.

Methoden: Zu den wichtigsten Errungenschaften, die in den 1970er- und 1980er-Jahren zu der rasanten Entwicklung auf den unterschiedlichsten Gebieten der G. geführt haben, zählen die Einführung von Restriktionsenzymen und des Enzyms DNA-Ligase, mit deren Hilfe sich so genannte rekombinante DNA-Moleküle, die aus der DNA mehrerer unterschiedlicher Organismen stammen können, herstellen lassen. Als weitere wichtige Methoden kamen die DNA-Sequenzierung und die Polymerasekettenreaktion hinzu. Heute stehen eine Vielzahl gentechnischer Arbeitsverfahren zur Verfügung, mit deren Hilfe DNA-Moleküle gezielt verändert (In-vitro-Mutagenese) und in andere Zellen übertragen werden können (Gentransfer). ( vgl. Abb. )



Gentechnik: Arbeitschritte, die erforderlich sind, um ein bestimmtes Gen für gentechnische Zwecke zu nutzen. Ausgehend von der mRNA für ein bestimmtes Protein wird zunächst deren komplementäre DNA (cDNA) erzeugt und diese anschließend in einen Vektor (z.B. Plasmid) einkloniert. Dabei sind synthetische Verbindungsstücke (linker) hilfreich, die an die blunt ends der cDNA mit Hilfe der DNA-Ligase angefügt werden. Sie sind in ihrer Basensequenz so beschaffen, dass sie mit gängigen Restriktionsenzymen geschnitten werden können und, wie hier gezeigt, zur Bildung von sticky ends führen



Gentechnik: Gezeigt wird ein klassisches Verfahren der Gentechnik, bei der ein eukaryotisches Gen in ein Plasmid so einkloniert wird, dass das korrespondierende Gen in den Bakterienzellen exprimiert wird und aus ihnen isoliert werden kann. Sowohl die Plasmid-DNA, als auch das gewünschte Gen werden zunächst mit Restriktionsenzymen geschnitten, anschließend erfolgt die Ligation. Das so erzeugte Plasmid wird schließlich in die Bakterienzellen transformiert

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  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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