1. Die Gene befinden sich im Zellkern
7. Protein-Herstellung nach Bedarf
4. Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt
Grundlagen www.gensuisse.ch
Jedes Lebewesen besteht aus Zellen 2. Chromosomen bestehen aus DNA
5. Die DNA ist ein Doppelstrang
6. Vom Gen zum Protein
3. Alle Chromosomen zusammen bilden das Genom
Chromosom
DNA
Gen
Gen
Gen
menschliches Genom
ZellkernZellleib
Pflanzenzelle MuskelzelleBakterium Nervenzelle
Protein
RNA
Transkription
Translation
Wie Gentechnik funktioniert www.gensuisse.ch
1. Ein Gen wird isoliert
4. Human-Insulin aus Bakterien
2. Der DNA-Ring-Trick
3. Verändertes Erbgut
Plasmid
Bakterium
Bakterien vermehren
Insulin
Insulin-Gen
aufschneiden (mittels Restriktionsenzym)
heraustrennen(mittels Restriktionsenzym)
einkleben(mit Hilfe des Enzyms Ligase)
menschliche Zelle
menschliche DNA Zellkern
Insulin aufreinigen
CRISPR/Cas – eine revolutionäre gentechnische Methode www.gensuisse.ch
ANWENDUNGEN
CRISPR
AusgeschaltetesGen
Künstlich eingebrachteSequenz
Eingefügtes Gen
Mikroorganismen (Kraftstoffe)
Forschung
Gentherapie
Medikamenten-herstellung
Ackerbau und Viehzucht
2
1
2A
2B
Genomik – die DNA-Welt www.gensuisse.ch
2. PCR-Technik: exponentiell vermehren
1. Vorbereitung: DNA-Stücke isolieren
3. Sequenzierung: DNA-Fragmente mit bekannter Endung
4. Elektrophorese: Sortieren nach Grösse
trennen
auff
üllen
trennen
auff
üllen
trennen
auff
üllen
trennen
Stopp-G
DNA-Stück
Polymerase DNA-Bausteine C, A, T, G
Transkriptomik – Die RNA-Welt www.gensuisse.ch
1. Die Kuriere – mRNA
2. Gene verstummen lassen – siRNA
3. Hilfsgefährten der mRNA – snRNA
5. Die Aminosäure-Schlepper – tRNA
4. Bausteine der Eiweissfabrik – rRNA
DNA
Startsequenz
Zelle
Schlusssequenz
Polymerase
TranskriptionRNA
siRNA
mRNA
snRNA-Komplex
snRNA
Spleissen
Lysin
G C U
AAG
tRNA
Protein
Ribosom (Eiweissfabrik)
rRNA
Anticodon
Translation
Aminosäure
Alanin
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Gewinnung embryonaler Stammzellen
Körperzelle
entkernte Eizelle
Samenzelle
Teilung
In-vitro-Befruchtung
BlastocysteDer Embryo entwickelt sich
ca. fünf Tage im Labor.
Spezialisierte ZellenDurch Zugabe geeigne-ter Wachstumsfaktoren entstehen spezialisierte
Körperzellen.
Zellkern
Eizelleeinzelliger Embryo
Kerntransfer
StammzelllinienIm Blastocystenstadium ent-nommene Zellen können als undifferenzierte embryonale Stammzelllinien gezüchtet
werden.
Embryonale Stammzellen
www.gensuisse.chBehandlung von Krebs
1. Gewebeprobe entnehmen
2. Den Tumor vergleichen 3. Genetischer Typ des Tumors
Krebszelle
Rezeptor
Wachstumsfaktor mRNA
therapeutischer Antikörper
Sonde
4. Biologische Krebsbehandlung
www.gensuisse.chSomatische Gentherapie
1. Zellen mit defektem GenBlutbildende Stammzellen mit fehlerhaften
ADA-Genen werden dem kranken Kind entnommen. Die Zellen kön-
nen, ohne dass sie Schaden nehmen, im Labor auf-
bewahrt werden.
5. Das neue Gen wirktZurück im Körper des Kindes bauen die gentechnisch veränderten Blutstammzellen eine gesunde Immunabwehr auf. Das Kind ist von der lebensbedrohlichen Krankheit geheilt.
2. Gesundes Gen isolierenAus den Zellen eines gesunden Spenders oder einer Spend-erin wird die DNA isoliert und das Gen für die Adenosin -
Deaminase (ADA) herausgeschnitten. Dieses Gen wird in ein abgeschwächtes Virus geschleust, das keine Infekti-
onen mehr aus lösen kann.
4. Zellen mit Exra-GenMit etwas Glück baut sich das
ADA-Gen ins Erbmaterial der Blutstammzellen ein. Die erfolg-
reich behandelten Zellen werden im Labor vermehrt.
3. Mittels Virus in die ZelleDie blutbildenden Stammzellen des
Kindes werden im Labor mit den transgenen Viren zusammenge-
geben. Wie eine Art Gentaxi reist das Virus in die Zelle und schleust das gesunde ADA-Gen in den Zellkern ein.
blutbildendeStammzelle
defektes ADA-Gen
gesundes ADA-Gen
Virus mit eingebautem ADA-Gen
blutbildende Stammzellemit eingeschleustem ADA-Gen
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2. Der Körper reagiert
Passive ImpfungAktive Impfung
1. Der Körper wird attackiert
Erreger-Bruchstücke
Antikörper
Bakterium
Makrophage
Helferzelle aktivierte B-Zelle
Gedächtnis B-Zelle
Antigen
Antikörper
Antikörper freisetzende B-Zelle
Gewebezelle
Immunsystem und Impfungen
3. Das Immunsystem wird aktiviert
www.gensuisse.chVererbung
dominanter Erbgang
rezessiver Erbgang
krank gesund gesund,Träger
gesund,Träger
Muttergesund
Vaterkrank
Muttergesund, Trägerin
Vatergesund, Träger
Keimzellen
Kinder
Eltern
Samenzelle
Eizelle
krank krankgesund gesund
www.gensuisse.chZucht einer transgenen Pflanze
5. Einschleusen der Gene
Ackerschmalwandmit Fremdgen
Pflanzenzelle
1. Ein Bakterium als Gentaxi
6. Kleiner Unterschied, grosse Wirkung
2. Das Gentaxi wird vorbereitet
3. Ein Unkraut steht Modell
4. Bakterien- und Pflanzenzellen werden zusammengebracht
Ti-Plasmid
einzubauendes Gen
Markergen
Agrobakterium
Ackerschmalwand Blattscheibchen derAckerschmalwand
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Entspricht 100 000 ha Anbaufläche für transgene Pflanzen Anbaufläche transgener Pflanzen 1996Zunahme Anbaufläche transgener Pflanzen bis 2001Zunahme Anbaufläche transgener Pflanzen bis 2006
Weltweiter Anbau von GV-Pflanzen Quelle: International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA), www.isaaa.org
Weltweiter Anbau von GV-Pflanzen
www.gensuisse.chBt-Mais
4. Mais mit eingebautem Schädlingsschutz
3. Das Bt-Protein nützen
1. Ein gefürchteter Schädling
2. Ein Eiweiss mit Wirkung
Maispflanzenzelle
Bacillus thuringiensis (Bt)
Bt-Protein
Bt-Gen
toter Maiszünsler
Bt-Protein junge Maispflanze
Maiszünsler
Bt-Mais
konventioneller Mais
www.gensuisse.chHerstellung eines Enzyms zur Blutzuckerbestimmung
Herstellung eines Enzyms zur Blutzuckerbestimmung
Herkömmliche Produktion im Bakterium Leuconostoc
Produktion im gentechnischveränderten E. coli-K12-Bakterium
2,5 % = 160 kg
0,8 % = 1 m3
1,5 % = 200 kg
2,0 % = 30 m3
0,02 % = 0,2 m3
Verbrauch an Nährstoffen 6400 kg = 100 %
Verbrauch an Trinkwasser 120 m3 = 100 %
Einsatz von Ammoniumsulfat 13 000 kg = 100 %
Verbrauch an Kühlwasser 1500 m3 = 100 %
Abwassermenge 1200 m3 = 100 %
Stromverbrauch 4000 kWh = 100 % 2,5 % = 100 kWh
Quelle: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz
www.gensuisse.chAktive Krebsimmuntherapie
Passive Krebsimmuntherapie
1.
3.
PD-1
PD-L1
T-Zelle
Krebszelle
Krebszelle
Krebszelle
2.
T-Zelle
T-Zelle
SynthetischerAntikörper
PD-L1
PD-1
Krebszelle
monoklonaler Antikörper
Antigen
Antigen
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