Genetik 2

Biotechnologie

Polymerase-Kettenreaktion

PCR

Erhitzen der DNA auf 95°C

DNA-Stränge werden getrennt

Abkühlen der DNA auf 70°CAnlagern

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?

1. PCR

2. Restriktionsenzyme trennen DNA in verschieden große Fragmente

3. Gelelektrophorese trennt Fragmente nach ihrer Größe und Ladung

Fallbeispiele DNA-Profilanalyse

1 2 3 4

Beispiel 1: Vaterschaftsklage

Muster 1: Mutter des KindesMuster 2: KindMuster 3: möglicher Vater AMuster 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 1Muster 2: Person 2Muster 3: Person 3Muster 4: DNA-Spur am Tatort

Welche Person kommt als Täter in Frage?

Person 2: zweifache Übereinstimmung mit Tatort-DNA 2 als Täter überführt.

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.

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. 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

Plasmid (DNA) wird aus Bakterienzelle

entfernt

Gentransfer – Prozess im Bild

Plasmid

Reverse Transkriptase

macht DNA-Kopie

mRNA

DNA

Aus der menschlichen

Zelle wird mRNA für ein Gen (z.B. Insulin) entfernt.

Klebrige Enden durch

Restriktionsenzym

Klebrige Enden bei DNA

Plasmid

Plasmid

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

Zellkern wird entnommen

Spender-Zellkern wird in Eizelle getan Mitose

totipotent

identisch

SpenderEmbryo wird eingepflanzt

Trägt Embryo aus