Bio Mai 06

Bio – Genregulation, Gentherapie usw. ...
Das Operonmodell von Jacob u. Monod ( 1960)
Die Genregulation ( Ein-/ Ausschalten der Gene) erfolgt über Kontrolle der Transkription durch regulationsProteine: Repressorproteine
 Substratinduktion, Bsp. Lac-Operon
 Steuerung von abbauenden Stoffwechselprozessen
 Endproduktrepression [negative Rückkopplung]; Bsp. Trp-Operon
 Steuerung von aufbauenden Stoffwechselprozessen
Repressorprotein – ein allosterisches Protein
Effektor (Wirkstoff) verändert die Raumstruktur des aktiven Zentrums reversibel
Trp-Operon: allosterische Aktivierung ( bei Anlagerung des Effektors (Trp, Corepressor) wird der Repressor
aktiviert)
Lac-Operon: allosterische Hemmung ( bei Anlagerung des Effektor wird der Repressor inaktiv)
Gentherapie
Funktionsweise: defekte Gene werden durch funktionierende ersetzt
 somatische Gentherapie
 In-vivo-Gentherapie (Im Körper des Patienten)
 Bsp. Mukoviszidose: Spray das das therapeutische Gen in Adenoviren verpackt enthält
 Ex-vivo-Gentherapie
 Entnahme defekter Zellen; Transfekton mit geeignetem Vektor; Vermehrung; anschließende Zugabe
der Zellen mit funkt. Gen)
 Bsp.: hoher Cholesterinspiegel ( fehlende LDL-Rezeptoren): Lebergewebe werden Zellen
entnommen. Mithilfe eines Retrovirus das fehlende Gen eingeschleust; vermehrt und wieder in die
Leber gebracht.
 Probleme: mangelnde Kontrolle über das eingesetzte Gen; verpflanzte Gene sind meist nur einige Tage bis
Wochen aktiv. Immunreaktionen des Körpers gegen die Vektoren; evtl. Ausbruch der Virenkrankheit
Gendiagnostik
Anwendung: Erkennen verborgener Viren und parasitären Erregern; Nachweis genetischer Veränderungen
Gentechnik in der Pflanzenzucht
Anwendung: resistente Sorten gegen Schädlinge und Krankheitserreger und Herbizide, anpassungsfähigere
Pflanzen an die Umweltbedingungen
transgene Pflanzen: Übertragung von Fremd-DNA durch Protoplasten ( Pflanzenzellen ohne Zellwand). Zum
Einschleusen dient ein Plasmid als Vektor ( häufig Agrobacterium tumefaciens) Der Pflanzenparasit dringt in
Zellen verletzter Pflanzenteile ein überträgt sein Ti-Plasmid und löst einen Tumor aus. Tauscht man das Tumor
auslösende Gen gegen das benötigte Fremdgen aus wird nun das nützliche Gen in die Pflanze integriert und
exprimiert
oder direkter Gentransfer durch Elektroporation: Zellmembran wird durch kurze elektr. Impulse durchlässig
gemacht, damit sie die Fremd-DNA aufnehmen können
Risikofaktoren: Verdrängung heimischer Pflanzen, ökologische Störungen. Schädigung der Pflanzenfresser.
Unkontrollierte Ausbreitung des Fremdgens. Unvorhergesehene „Nebenwirkungen des Fremdgens“ z.B
Produktion neuer Proteine  Allergien.
Bsp.1)Antimatschtomate (Gentomate). Pektinase, dass für den Abbau der Zellwände zuständig wird, kann
nicht oder in geringen Mengen hergestellt werden. Dazu wird das Gen in umgekehrter Richtung (anti-sense) an
den Promoter gehängt (Methode: Siehe Einschleusen mit A.Tumefaciens). Es wird nun der ehemals nicht
codogene Strang des Gens transkribiert. Es entsteht eine Antisense-mRNA die genau komplementär zur
Pektinase-mRNA ist. Beide RNA lagern sich zusammen dadurch die Proteinbiosynthese der Pektinase gestoppt
und es wird somit kein Enzym gebildet
2) Bt-Mais: der Schmetterling Zünsler ist der Hauptfeind des Maises ( zerstört 7% der Ernte). Bekämpft durch
die Toxine des Bacillus thuringiensis ( Bt). Es ist gelungen eine transgene Maispflanze zu züchten die das Gen
zur Synthese des Giftes dieses Bakteriums trägt. Dieses Gift reagiert mit spezifischen Eiweißen des Falters und
ist somit für andere Insekten und den Menschen ungefährlich
Ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortfpflanzung
Phylogenese: die evolutionäre Entwicklung der Organismen im Lauf der Zeit
Ontogenese: Die Entwicklung eines Individuums von Befruchtung bis zum Tod
Parthenogenese: Wenn sich eine Organismus fortpflanzt ohne Befruchtung ( Jungfernzeugung)
Generationswechsel: Wechsel zwischen verschiedenen Vermehrungsarten
Haplonten: Viele einzeller, einfache Algen, nur Zygote ist diploid
Diplonten: fast alle Tiere, haploide Kernphase beschr. auf Keimzellenstadium
ungeschlechtliche Fortpflanzung
geschlechtliche Fortpflanzung
Nachkommen durch mitotische Teilung
der Elternorganismen
Bei Einzellern ist jede Zelle
Fortpflanzungszelle
 von Vorteil für Ortsgebundene
Organismen
Keimzellen gebildet durch Meiose und
Rekombinantion
2 Keimzellen  Zygote ( befruchte E.)
Samen + Eizelle
Es entstehe3n gen. versch. Individuen (
gen. Varibilität) bei sex. Fortpflanzung
rasche Anpassung an veränderte
Umweltbedingungen.
künstliche Befruchtung
 im Mutterleib
 künstliche Besamung = Insemination
 Gametentransfer (Befruchtung nicht außerhalb des Mutterleibes)
 [Gameten, auch bekannt als Geschlechtszellen oder Keimzellen, sind haploide Zellen, die von sich geschlechtlich
fortpflanzenden Organismen meist in besonderen Organen erzeugt werden. Der Geschlechtsvorgang besteht aus einer
Verschmelzung von zwei Gameten und wird Gametogamie genannt. Das Verschmelzungsprodukt nennt man Zygote.]
 außerhalb des Mutterleibes
 In-Vitro Fertilisation (IVF) = Reagenzglasbefruchtung
 Eispende /Samenspende
 Präimplatationsdagnostik
Stammzellen
Def.: Undifferenzierte Zellen die die Fähigkeit besitzen sich selbst zu erneuern und über ein enormes
Entwicklungspotential verfügen
Totipotenz ( Omnipotenz) : Zygote, 2.-4. Zellteilung ( ein ganzer Organismus kann daraus entstehen)
Pluri- u. Multipotenz: Mehrfach ausdifferenzierungsfähig
adulte Stammzellen
- dienen der Reparatur und Regeneration
- vorkommen in ausdifferenzierten Geweben
- Ausnahme Blutstammzellen des Knochenmarks sind Multipotent
- Erythrocyten (rote B.), Leukocyten (weiße B.) Thrombocyten (Blutplättchen)
- Zelltypen weiterer innerer Organe
embryonale Stammzellen
- bis zum 8-zelligen Zellstadium Totipotent danach Pluripotent
therapeutisches Klonen
Verfahren zur Gewinnung von Stammzellen
 Züchtung von Ersatzgeweben mit günstigen immunologischen Eigenschaften ( z.B. keine Abstoßung)
Film Dolly :
Die Körperzelle wird in der Eizelle zur embryonalen Stammzelle rückprogrammiert und alle Gene reaktiviert
Probleme: Man weiß nichts über das tatsächliche Alter des Klons, die DNA in den Mitochondrien wird nicht
mitgeklont
evtl. Nutzen: Organe im Labor züchten
Alle Angaben wie immer ohne Gewehr :P Viel „Spaß“ beim lernen ^^