Genetik 2 Biotechnologie

Polymerase-Kettenreaktion PCR

Erhitzen der DNA auf 95°C

DNA-Stränge werden getrennt

Abkühlen der DNA auf 70°C Anlagern der Primer

DNA-Polymerase synthetisiert

Erhitzen der DNA auf 95°C

DNA-Stränge getrennt

Abkühlen der DNA auf 70°C

DNA-Polymerase synthetisiert

Keypoints zur PCR Ausgangsmaterial: doppelsträngige DNA; hitzeresistente DNA-Polymerase, Nucleotide und Primer. DNA wird kurz erhitzt (95°C)- dadurch werden H-Brücken aufgebrochen (wie bei Helikase).  DNA-Stränge werden getrennt.  Abkühlen auf eine Temperatur bei 60-70°C  Primer bindet.  DNA-Polymerase III synthetisiert indem freie Nukleotide (die in das Reagenzglas gegeben wurden) angelagert werden.  Es entstehen zwei neue Stränge.

Gelelektrophorese für die DNA-Profilierung (genetischer Fingerabdruck) DNA-Fragmente werden getrennt Sie bewegen sich in einem elektrischen Feld Sie werden nach Größe und Ladung getrennt

- + START Großes Fragment – wandert am wenigsten weit Kleines Fragment – wandert am weitesten +

Schritte einer DNA-Profilanalyse Extraktion und Reinigung der Proben-DNA Schneiden der DNA mit speziellen Restriktions-enzymen DNA-Fragmente werden durch Gel-Elektro-phorese getrennt Getrennte DNA-Fragmente werden auf Nylonmembran übertragen Radioaktive DNA-Sonden lagern sich an passende Sequenzen der DNA-Fragmente Radioaktive DNA-Sonden werden fotografisch registriert und identi-fiziert

Wie kann DNA-Profilierung zur Ermittlung der Vaterschaft genutzt werden? PCR Restriktionsenzyme trennen DNA in verschieden große Fragmente Gelelektrophorese trennt Fragmente nach ihrer Größe und Ladung

Fallbeispiele DNA-Profilanalyse Beispiel 1: Vaterschaftsklage Muster 1: Mutter des Kindes Muster 2: Kind Muster 3: möglicher Vater A Muster 4: möglicher Vater B Welcher Mann kann nicht Vater des Kindes sein? A: eine Übereinstimmung, B: keine Überein-stimmung  B kann nicht Vater von 2 sein. 1 2 3 4 Beispiel 2: Täterüberführung Muster 1: Person 1 Muster 2: Person 2 Muster 3: Person 3 Muster 4: DNA-Spur am Tatort Welche Person kommt als Täter in Frage? Person 2: zweifache Übereinstimmung mit Tatort-DNA  2 als Täter überführt. 1 2 3 4

Resultate der Sequenzierung des menschlichen Genoms sind Besseres Verständnis von genetischen Krankheiten Mehr genetische Krankheiten sind jetzt bekannt Effizientere Produktion von Medikamenten gegen genetische Krankheiten Defekte Gene können effektiver entfernt werden. Forschung kann sich auf das entsprechende Gen konzentrieren, welches eine Krankheit verursacht. Evolutionäre Zusammenhänge werden klarer.

Übertragung von Genen des Menschen auf Plasmide von Bakterien  GENTRANSFER

Restriktionsenzyme schneiden DNA an spezifischen Stellen Restriktionsenzyme schneiden DNA an spezifischen Stellen. Dies wird genutzt um rekombinante Plasmide zu bilden.

Gene können vom Menschen auf Bakterien übertragen werden um menschliche Proteine (z.B. Insulin) zu produzieren. Diesen Prozess nennt man Gentransfer.

Der genetische Code ist universell Der genetische Code ist universell. Das bedeutet, dass der genetische Code bei allen Lebewesen gleich ist, also die gleichen Aminosäuren entsprechend verschlüsselt sind. Dadurch können Gene des Menschen von Bakterien translatiert werden, um bestimmte Proteine für den Menschen zu synthetisieren ( Insulin).

Plasmid (DNA) wird aus Bakterienzelle entfernt Gentransfer – Prozess im Bild Plasmid (DNA) wird aus Bakterienzelle entfernt Plasmid

Reverse Transkriptase macht DNA-Kopie Aus der menschlichen Zelle wird mRNA für ein Gen (z.B. Insulin) entfernt. Plasmid mRNA DNA

Klebrige Enden durch Restriktionsenzym Plasmid Plasmid Klebrige Enden durch Restriktionsenzym Klebrige Enden bei DNA

Rekombiniertes Plasmid

Rekom-biniertes Plasmid (mit Gen für Insulin)

Bakterienzelle produziert Insulin! Rekom-biniertes Plasmid (mit Gen für Insulin)

Beispiele für den Einsatz genetisch veränderter Früchte oder Zuchttiere Salztoleranz in Tomatenpflanzen, Reifungsverzögerung bei Tomaten, Herbizidwiderstand bei Feldfrüchten, Faktor IX (Blutgerinnung beim Menschen) in Schafmilch

Definition Klon Klon ist eine Gruppe von genetisch identischen Organismen bzw. eine Gruppe von Zellen, die künstlich von einer einzigen Mutterzelle abgeleitet wurden

Klonieren Zelle wird entnommen Mitose totipotent identisch Zellkern wird entnommen Spender-Zellkern wird in Eizelle getan Mitose totipotent identisch Trägt Embryo aus Embryo wird eingepflanzt Spender