Aufgabenstellung: Erkläre, worin das Wesen der Gentechnik besteht.
Schließe die Rolle der Bakterien und Viren ein.
<I. Gliederung
• Allgemeine Definition
• Grundlagen / Geschichte
• Technische Verfahren
• Anwendung der Gentechnik
• Gefahren; Moralische und ethische Probleme
• Wissenstest
• Fragen/Quellen
II. Gentechnologie im Allgemeinen, Definition
• Teilgebiet d. Biotechnologie
• gezielte Eingriffe in die genetischen Grundlagen von Organismen
• Einsatz biochemischer, molekularbiologischer und genetischer
Methoden
• Besondere Ziele: – Entschlüsselung von (vor allem menschlichem) Genom
– Isolation einzelner Gene
– Kombination von DNA unterschiedlicher Organismen
• Einteilung der Gentechnik: – „Graue GT“ – Manipulation v. Mikroorganismen
– „Grüne GT“ – Veränderung pflanzl. Zellen
– „Rote GT“ – Manipulation v. menschl. Erbgut
– „Weiße GT“ – Zweck: Umweltschutz
III. Grundlagen / Geschichte
• „Alte“ Gentechnik: Schon seit längerem wurde versucht, bei Tieren & Pflanzen Mutationen durch starken Einsatz v. Mutagenen hervorzurufen,
z.B. Wärme oder Strahlung
–> Entstehung nicht erwünschter Eigenschaften/Nebeneffekte nicht überprüft
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• Gentechnik wurde ermöglicht durch Entdeckung von
Aufbau & Wirkungsweise der Gene
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• 1972 Entdeckung von Enzymen, mit deren Hilfe man DNA teilen und
wieder zusammenfügen konnte
–> Kopplung von DNA unterschiedlicher Organismen
• 1977 Übertragung von Insulin-Gen auf Bakterium Industrielle Produktion
• seit 1986 Nutzung genetisch veränderter Pflanzen in Landwirtschaft
• 1997 vorläufiger Höhepunkt: Klonen des Schafes „Dolly“ gelungen
[Klonen: Schaffung eines genetisch identischen Lebewesens]
–> Mittlerweile bereits viele Nutztiere geklont; 2003: erstes Klonpferd
Klonen eines Menschen verboten; Gerüchte wurden nicht bestätigt
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IV. Technische Verfahren
1. Manipulation von Erbgut
(Einbringung eines neuen Gens mit vorbestimmter Wirkung)
a) In Vitro: Verknüpfung v. Nukleinsäuren zu vermehrbaren Molekülen
bzw. Zerlegung vorhandenen Materials in Bruchstücke ( Bausteine)
[in vitro = lat. Im Glas; Außerhalb Organismus]
b) Ein Vektor wird isoliert; Seine DNA wird mit Spender-DNA verknüpft
[Vektor = Transportvehikel; Meist Viren oder Bakterien bzw. Plasmide, da
einfach gebaut, rasche Vermehrung, leichte Zucht] [Plasmid= ringförmiger DNA-Teil in Bakterien]
c) Transport der ‚Gendaten’ (= Spender-DNA) in den Organismus durch Vektor
d) Bei geglücktem Gentransfer: –> Vermehrung der neuen Gendaten –> Veränderung der Eigenschaften des
Organismus (z.B. Prod. eines Stoffes)
–> Organismus ist transgen (= gen. verändert)
2. Klonen eines Organismus
• „natürliche Versionen“: eineiige Zwillinge; Viele Obst- und Gemüsesorten
• Ablauf: a) DNA des zu klonenden Lebewesens –> entkernte Eizelle
b) Mithilfe v. Stromstössen wird die Entwicklung angeregt
c) befruchtete Eizelle wird Leihmutter eingepflanzt
d) Klon wird ausgetragen, geboren
• ACHTUNG: Es kann KEIN 100% identisches Lebewesen entstehen, da
– Entwicklung und Umwelt auf den Organismus einwirken – DNA nicht allein alle Infos überträgt –> 1% in Mitochondrien (Eizelle!)
–> theoretisch 100%ige Kopie nur von weibl. Organismen
• Reproduktives Klonen: – Kopie von Zellen / Lebewesen
• Therapeutisches Klonen: – z.B. Zucht einzelner Organe aus Stammzellen,
in vitro; Stammzellen: undifferenzierte Zellen
3. Genetischer Fingerabdruck
• Relativ eindeutiges Profil von Individuen bzw. Menschen
• Es werden keine bestimmten DNA-Abfolgen ausgewertet, sondern
–> Folge und Anzahl bestimmter, mehrfach vorhandener Genabschnitte
• Aus den Kombinationen wird ein mathemat. Modell erstellt und gespeichert
• Enthält keine Eigenschaften, nur Geschlecht
• RECHTLICH: nach §81 STPO: FGA nur mit richterlichem Beschluss bei
Mehrfachtätern oder Verdacht auf erhebliche Straftaten
V. Anwendungsmöglichkeiten
• Optimierung vorhandener Organismen (Erzeugung von Resistenzen gegen
bestimmte Krankheiten/Pestizide, Erhöhung der Produktivität)
• Gewinnung schwer zu erzeugender Substanzen (Vitamine,
Hormone, wie z.B. Insulin)
Buch-Beispiel: Um 5 mg Somatostatin zu gewinnen, mussten vor der gentechn. Nutzung des Somatostatin-Gens 500.000 Schafgehirne bearbeitet werden, danach waren nur 8l Nährlösung nötig.
[Somatostatin –> Steuerhormon des Zuckerhaushalts]
• Entwicklung von Medikamenten, Impfstoffen
• Gentherapie: Veränderung von Zellen eines lebenden Organismus, um einer
angeborenen genetischen Fehlfunktion entgegenzuwirken
• Klonen von Organismen
–> Kopien vom Aussterben bedrohter Tiere / Pflanzen
–> Erzeugung von „Ersatz-Körperteilen“, die das Immunsystem nicht abstößt
• Gerichtsmedizinische Analysen
• Vorgeburtliche Untersuchungen
• Bekämpfung von Ernährungsproblemen, z.B. durch Goldenen Reis
–> 3 Vitamine mehr, auch Beta-Carotin, daher orange;
Probleme: – täglich 3 kg gold. Reis nötig, um Vit.bedarf zu decken
– Beta-Carotin zu Vitamin A nur mithilfe von Fett!
<VI. Gefahren; Moralische und ethische Probleme
• Gefahren: – Transgene Organismen könnten durch Vermehrung veränderte Gene „verstreuen“
–> Verlust der traditionellen Arten; „Mischmasch“
– ungewollte Übertragung von z.B. Resistenzen auf Unkraut etc.
– Nebenwirkungen durch zufällig mitübertragene Gene;
nur einer von 10.000 Versuchen brauchbar
– Missbrauch zur Herstellung gefährlicher Substanzen/ Drogen
• Probleme: • Klonen: Hohe Fehlerquote; Viele Klone mit Defekt
• Religiös: Manipulation von „Gottes Schöpfung“ • Finanziell: Habgier könnte zum überstürzten Einsatz der GT
führen; Nebenwirkungen etc. drohen
–> Selbstleuchtender Weihnachtsbaum
• Folgen: – zahllose ethische Grundsatzdiskussionen
– Schaffung klarer gesetzlicher Richtlinien (Embryonenschutzgesetz;
Verbot d. Leihmutterschaft; Strafen: Klonen, gen. Selektion
VII. Gentechnik Quiz
• Was ist die rote Gentechnik?
• Was ist ein Plasmid?
• Beschreibe kurz die Übertragung eines manipulierten Gens in einen Organismus!
• 3 Anwendungsmöglichkeiten der Gentechnik!
• 3 Gefahren oder Probleme, die die Gentechnik betreffen!
VIII. Quellen
• Volk & Wissen Biologie SA Band 3 Gymnasium
• Klett Umwelt: Biologie 7-10
• wikipedia.org
• somasoma.de/6/politik/faqgen.htm
• Klett Abiturwissen