Es gibt drei große Hauptgruppen Bakterienzelle, Tierzelle und

Es gibt drei große Hauptgruppen: Bakterienzelle, Tierzelle und Pflanzenzelle.
Jede einzelne Zelle enthält die gesamte Erbinformation. Diese wird DNA genannt.
Die DNA schwimmt in der Bakterienzelle als ringförmig geschlossenes Knäuel frei herum. In der Tier- und
Pflanzenzelle dagegen ist die DNA im Zellkern eingeschlossen, also über eine Wand gegenüber der
restlichen Zelle abgeschirmt. Die Tier- und Pflanzen-DNA ist auch nicht ringförmig geschlossen, sondern
fadenförmig. Meist gibt es mehrere verschiedene DNA-Fäden im Zellkern. Die DNA-Fäden werden kurz
vor der Zellteilung als sogenannte Chromosomen unter dem Mikroskop sichtbar. Die Anzahl der
Chromosomen, also der DNA-Fäden, ist für jedes Lebewesen typisch. Der Mensch z.B. hat 23
verschiedene Chromosomen.
Die DNA in der Bakterienzelle ist wesentlich leichter zugänglich als die DNA in der Tier- oder
Pflanzenzelle. Sie ist daher wesentlich einfacher zu manipulieren. Deshalb gibt es heute mehr
gentechnisch veränderte Mikroorganismen als gentechnisch veränderte Pflanzen und Tiere.
Die DNA ist äußerst simpel aufgebaut:
Sie besteht aus vier verschiedenen chemischen Struktureinheiten, die mit A (Adenin), T (Thymin), G
(Guanin) und C (Cytosin) bezeichnet werden. Diese Struktureinheiten werden in den Zellen aus kleinsten
Bausteinen aufgebaut. Ein Teilstück eines DNA-Fadens kann z.B. folgendermaßen aussehen:
GGAATCTCGATCGTAGGTTCATGCCTGACCGTGTGACCC
Jeweils drei dieser Struktureinheiten bilden eine Informationseinheit. Und jede Informationseinheit steht
für eine sogenannte Aminosäure. So steht z.B. GTA für die Aminosäure Valin, TCA für die Aminosäure
Serin usw.
Die Zuordnung der Informationseinheiten zu bestimmten Aminosäuren wird als
genetischer Code bezeichnet.
In den Organismen gibt es von Natur aus 20 verschiedene Aminosäuren. Allerdings lassen sich die 4
Struktureinheiten der DNA A, T, G und C auf 64 verschiedene Arten miteinander kombinieren, es gibt 64
verschiedene Informationseinheiten. Also kann nicht jede Informationseinheit für eine andere Aminosäure
stehen, sondern für jede Aminosäure gibt es mehrere Informationseinheiten (verschiedene Codes).
Ein bestimmter genetischer Code bedeutetfür alle Lebewesen dasselbe:
Wenn in einer DNA G, T und A aufeinandertreffen, haben wir es sowohl in Mikroorganismen als auch in
Pflanzen und in Tieren mit der Aminosäure Valin zu tun.
Das heißt: Eine Bakterieninformation wird auch in Pflanzen verstanden und umgekehrt. Das ist die
Grundlage der Genmanipulation.
Der DNA-Abschnitt, der die Information für ein bestimmtes Protein enthält, wird Gen genannt.
Je nach Kompliziertheit des Organismus enthält die gesamte DNA nur einige wenige oder aber
zigtausend Gene. Außer den Genen enthält die DNA noch sehr viele Bausteine, die keine Funktion haben
bzw. deren Funktion bis heute unklar ist (junk DNA).
Alle DNA-Abschnitte eines Organismus zusammen werden als Genom bezeichnet. Mit Hilfe der
Gentechnik wird der Austausch von Erbinformationen auch artübergreifend, also auch zwischen
nicht verwandten Organismen, möglich.
Das Prinzip ist denkbar einfach: Man isoliert die DNA aus einem Organismus, schneidet sie an einer
bestimmten Stelle auseinander und klebt an dieser Schnittstelle ein neues, fremdes DNA-Stück hinein.
Anschließend bringt man die DNA in den Organismus zurück.
Hierfür benötigen GentechnikerInnen bestimmte Werkzeuge. Es sind dieselben, mit denen die Natur
arbeitet: Die Enzyme. Die „Scheren“ heißen hier Restriktionsenzyme, die die DNA an einer ganz
bestimmten Stelle schneiden. Es gibt zig verschiedene Scheren. Durch die richtige Wahl können
GentechnikerInnen bestimmen, wo die DNA geschnitten wird. Jedes Restriktionsenzym hinterläßt beim
Schneiden ein bestimmtes Muster. Sind zwei Stücke mit derselben „Schere“ geschnitten worden, passen
ihre Enden zusammen und können auch wieder „zusammengeklebt“ werden. Die dafür verwendeten
Klebeenzyme heißen Ligasen. Bakterien enthalten neben der Haupt-DNA noch kleine DNA-Ringe, die
zwischen den Bakterien ausgetauscht werden können und daher als Transportmittel für fremde Gene (als
Gentransporter) bestens geeignet sind. Diese DNA-Ringe heißen Plasmide (siehe Seite 3). Es ist möglich,
die Plasmide aus der Bakterienzelle zu isolieren. Sodann kann dieses Plasmid aufgeschnitten werden und
ein neues Gen hineingeklebt werden. Anschließend wird das veränderte Plasmid wieder in die
Bakterienzelle zurückgeschleust. Vermehrt sich jetzt das Bakterium, wird bei jeder Zellteilung das Plasmid
mit der neuen Information mitvermehrt. Alle Tochterbakterien produzieren daher den neuen Eiweißstoff.
Besonders in höheren Zellen, in Pflanzen und Tieren, läßt sich meist nicht steuern, wo die neue
Information in das Genom eingebaut wird.
Man ist darauf angewiesen, daß der Einbau der fremden DNA zufällig an der richtigen Stelle passiert.
Die oben geschilderte Genmanipulation funktioniert jedoch längst nicht immer.
Es kann zu verschiedensten Problemen kommen. Einige davon sind:
-Der Organismus erkennt die neue DNA als „fremd“ und zerstört sie daraufhin, indem er sie zerschneidet.
-Der Organismus kann die Information auf dem neuen Gen nicht richtig lesen und den neuen Befehl daher
nicht ausführen.
-Das neue Genprodukt blockiert eine lebenswichtige Information oder Funktion des Organismus, sodaß er
stirbt.
-Die neuen DNA-Moleküle werden beim Einbau in das Genom des Organismus verändert