Biologie 12 S.47 (zu Gentechnik)
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- Die wichtigsten Hilfsmittel bei der Manipulation der DNA sind so genannte Restriktionsenzyme; ihre Entdeckung legte gewissermaßen den Grundstein für die Gentechnik Gebildet werden sie von einer Reihe verschiedener Bakterien, nach denen sie auch benannt werden (z.B. EcoRI aus Escherichia coli) Wirkungsweise der Restriktionsenzyme: Die Restriktionsenzyme erkennen auf einer Fremd-DNA bestimmte Sequenzen von vier bis acht Nukleotiden Solch eine Erkennungssequenz ist meist spiegelsymmetrisch in sich aufgebaut, das heißt, die Basenfolge des einen DNA-Stranges von links nach rechts gelesen entspricht der Sequenz des komplementären Stranges in entgegengesetzter Richtung gelesen; Bsp.: GAATTC CTTAAG - An dieser Erkennungssequenz wird die DNA dann durchgeschnitten (Auflösung der Wasserstoffbrücken) man nennt die Erkennungssequenzen deshalb auch Schnittstellen Die meisten Restriktionsenzyme schneiden versetzt, das heißt, die Schnittstellen der beiden DNA-Stränge liegen nicht genau gegenüber. Es entstehen also DNA-Enden, an denen jeweils ein kurzes Stück eines DNA-Einzelstranges herausragt Dabei sind die Einzelstrangsequenzen der beiden Enden an der Schnittstelle komplementär zueinander Bsp.: GAATT C GAATT C C TTAAG C TTAAG Da diese Enden dazu neigen, sich wieder zusammenzulagern, werden sie auch „klebrige Enden“ genannt In den Zellen, die solche Restriktionsenzyme enthalten, wird allerdings nur fremde DNA zerschnitten Grund: zum Beispiel bei Bakterien sind an die eigenen DNA-Schnittstellen Methylgruppen angelagert (durch Enzyme) Diese mehtylierten Schnittstellen werden von den Restriktionsenzymen nicht angegriffen Heute sind etwa 150 Restriktionsenzyme bekannt Die wichtigste Methode der Gentechnik bezeichnet man als Genklonierung Bei der Genklonierung wird in Genfähren die gewünschte Passagier-DNA eingebracht und anschließend in Zellen eingeschleust. Nach der Aufnahme der Genfähren in den Wirtsorganismus wird durch Zellteilung die Bildung vielfacher Kopien dieser Passagier-DNA ermöglicht Kernäquivalent Plasmid Auftrennung des Plasmids und Verbinden mit Fremd-DNA Isolierung der Genprodukte Restriktionsenzyme Ligasen prokaryontische Zelle isolierte Genprodukte verändertes Plasmid Zelle mit verändertem Plasmid Zellkern mit DNA Restriktionsenzyme Eukaryontische Zelle DNA-Strang der eukaryontischen Zelle Genprodukte Auftrennung der DNA geklonte Zellen Klonierung des neuen Plasmids und Synthese der Genprodukte - 47 -
