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Künstliche Wege der Genübertragung
23.4.2021
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Künstliche Wege der Genübertragung man unterscheidet zwischen: VERTIKALER GENTRANSFER: - Biotechnologisches Verfahren (hauptsächlich in der Pflanzenbiotechnologie) - Genetisches Material (Gene) wird entlang (vertikalen/senkrechten) einer Abstammungslinie übertragen - Innerhalb einer Art oder verwandten Art wird ein gentechnisch veränderter Organismus (GVO) mit einem unveränderten Organismus gekreuzt durch diese Auskreuzung entstehen transgene Nachkommen HORIZONTALER GENTRANSFER: - Übertragen von Genmaterial auf einen schon existierenden Organismus (also nicht entlang der Abstammungslinie) Fachbegriffe Gienübertragung Prokaryoten - Transformation: DNA wird passiv über vorgeschädigte Membran in eine bakterielle Zelle aufgenommen. - Infektion: aktive Aufnahme von Fremd-DNA mit Hilfe von Phagen Fachbegriffe Genübertragung Eukaryoten Transfektion - Erfolgt nur in vitro (künstlich/"im Labor") - man unterscheidet: o Transiente Transfektion: keine Aufnahme der DNA in das Erbgut o Stabile Transfektion: dauerhafte Aufnahme der DNA in das Erbgut Methoden der künstlichen Genübertragung Chemische Verfahren - Calcium-Phosphat-Präzipation - Calciumchlorid-Technik (Herstellung kompetenter Zellen) - Lipofektion Physikalische Verfahren Transformation Infektion - Mikroinjektion - Elektroporation - Particle Gun (Genkanone) Biologische Verfahren - Viren/Retroviren - Agrobakterium - Plasmide Vektoren KOMPETENTE ZELLEN Kompetente Zellen sind Zellen (Bakterien, Mikroorganismen, höhere Zellen), die durch besondere Methoden so vorbehandelt wurden, dass sie in Lösung befindliche freie DNA aufnehmen können. Transfektion - DNA-vermittelter Gentransfer - dient der Einbringung von DNA in höhere Zellen Transformation - Einschleusen von nackter DNA in eine Bakterienzelle Calciumchlorid-Methode (Transformation) - in meisten Fällen wird E.coli verwendet (Bakterien) - Verwendete Chemikalie: CaCl₂ (Calciumchlorid-Lösung) - Ein Überschuss an Calcium-lonen verändert die Durchlässigkeit der Membran und steigert die Aufnahmefähigkeit der Zellen für Fremd-DNA, der Mechanismus dieses Phänomens ist allerdings noch nicht geklärt Calciumphosphat-Methode (Transfektion) -...
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Alternativer Bildtext:
verwendet bei höheren Zellen - DNA wird mit Calciumchlorid und einer phosphathaltigen Pufferlösung gemischt - Es kommt zu einer Ausbildung feiner DNA-Calciumphosphat-Kristalle, die sich, wenn sie mit den Zellen in Kontakt kommen, auf der Zelloberfläche niederschlagen. Über Endocytose wird die Aufnahme der DNA in die Zelle vermittelt. Endocytose: Bezeichnung für die Stoffaufnahme in eine Zelle über eine lokale Einstülpung der Zellmembran und das Umschließen des Materials in einem Bläschen (Vesikel). In der Regel kommt es nachfolgend zur Entleerung des Vesikels in das Zellinnere. Die Endocytose kann in eine Pinocytose, mit der Aufnahme gelöster Stoffe oder Flüssigkeiten, und eine Phagocytose zur Einverleibung fester Materialien eingeteilt werden. Der umgekehrte Vorgang heißt Exocytose und tritt z.B. in Erscheinung, wenn vom endoplasmatischen Retikulum bzw. Golgi-Apparat Stoffe nach außen sezerniert werden. GEN-KANONE (PARTICLE-GUN) - Gene für Nährstoffproduktion werden durch Gene die für eine gewünschte Eigenschaft codieren ersetzt →→ Einfügen von Resistenz gegen Herbizide - Transfektion = Fremdübertragung in Pflanzenzellen schießt gewünschte Gene durch rein mechanische Einwirkung in Pflanzenzellen (biolitische Transfektion) Sekunde in - es werden Gold- oder Wolframkügelchen mit einer Geschwindigkeit von 1300 Metern pro Pflanzenzelle gejagt Vorteile - auf eine Vielzahl von Organismen anwendbar - mehrere Gene können auf einmal übertragen werden Nachteile - Transfektion sehr instabil → nur eine Zeit lang gewünschte Funktion → Schuss ungezielt im Gewebe, kann sein dass nicht gesamte Folgegewebe neue Gene trägt Gentransfer vertikal horizontal natürlich Eukaryoten Prokaryoten Eukaryoten Prokaryoten Methoden kommt selten vor Transformation Transduktion Konjugation Translektion Transformation Infektion biologisch chemisch physikalisch allgemeine Transduktion spezielle Transduktion transient Viren/Retroviren Agrobakterium all Plasmide Vektoren Calcium-Phosphat-Präzipation Calciumchlorid-Technik Lipofektion Mikroinjektion Elektroporation Genkanone