Referat Desoxyribonukleinsäure (DNA oder DNS)

Desoxyribonukleinsäure (DNA oder DNS)

Was ist das überhaupt, DNS. Oft wird sie als Bauplan des Lebens bezeichnet, als Code f r unseren Körper. Als Anleitung f r unser Aussehen und unsere Hautfarbe. Als unser Erbgut. Forscher erhoffen sich durch Gentechnologie den perfekten Menschen . Andere sehen durch sie den Weg, gefährliche Krankheiten zu besiegen. Wiederum andere sehen in Gentechnologie eine potenzielle Gefahr, der der Mensch nicht gewachsen ist. Bewegen wir uns tiefer in das Thema Gentechnologie , und sehen wir uns an, was das überhaupt ist ein Gen

Die DNS hat jeder Organismus in sich, und das viele, viele mal. Sie hat ihren Sitz im Zellkern einer jeden Zelle, ob in einer Pflanzen Tier oder Bakterienzelle. Sie ist dort zu zwei spiralf rmigen Strängen aufgewunden, der sogenannten Doppelhelix. Diese zwei spiralf rmigen Stränge werden von vier Grundeinheiten zusammengehalten, es sind chemische Verbindungen, genannt Nucleotiden. Sie sind das Rückrad" vereinfachte Darstellung eines DNS Strangs ist auf dem Bild Proteinsynthese" zu sehen) der DNS. Adenin A , Cytosin C , Guanin G) und Thymin T) werden sie genannt.

Immer zwei dieser Stoffe dabei passen aber nur C und G, und A und T ineinander)

sind miteinander verbunden.

Was aber nun macht den Code überhaupt aus? Es ist die Reihenfolge der ineinander verketteten Nucleotiden, die zählt. Immer je drei von ihnen bildet eine Informationseinheit Codon), man kann es auch als Baustein bezeichnen. Es gibt 64 mögliche Kombinationen, also 4 Codons. Fast alle davon codieren f r eine Aminosäure. Drei der 4 Codons sind die sogenannten Stopp Codons, und bewirken einen Abbruch der Proteinherstellung. Es bleiben also 1 Codons f r Aminosäuren. Da aber in Proteinen nur 0 verschiedene Aminosäuren vorhanden sind, ist daraus

zu schließen, dass f r die meisten Aminosäuren bis zu acht Codons codieren. Das nennt man "Degeneration . Doch das dient als Vorteil:

Z.B. f r die Aminosäure Leucin gibt es sechs verschiedene Codons UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG). Wenn bei der Proteinsynthese (*siehe nächste Seite "Die Proteinsynthese")) nun bei der Transkription (*siehe nächste Seite) statt CUU durch eine Mutation der DNS versehendlich CUA in die MRNA *siehe nächste Seite) eingebaut wird, hätte das keine Auswirkung auf die Synthese, da CUA ebenfalls f r die Aminosäure Leucin steht. Es kann aber trotzdem passieren, dass bei einem Protein eine falsche Aminsäure eingebaut wird.

Proteine bestehen also aus Aminosäuren. Besteht ein Protein z.B. aus

Aminosäuren, so müsste der Anteil des daf r bestimmten DNS- Abscnittes

Nucleotiden, also eben 0 Bausteine lang sein. Damit die Zelle weiß wann sie beginnen und anfangen soll, ein Protein herzustellen gibt es auch Codons die f r den Anfang und das Ende eines Abschnittes verantwortlich sind. Einen fertigen Abschnitt mit allen dazugehörenden Einheiten nennt man dann Gen. Taußende von diesen Genen sind auf einem DNS Strang aneinandergereiht. Diese fertigen Abschnitte sind alle zu Knäudeln" aufgewickelt, die wiederum sogenannte Chromosomen bilden.

Die Anzahl der Chromosomen ist von Spezies zu Spezies verschieden. Der Mensch, beispielsweiße, hat 2 Chromosomenpaare, mit dem Geschlechtschromosom

In ausgestreckter Form w rden die DNS Fäden in einer Zelle eine Länge von 1 ½ Metern ergeben.

Gene von verschiedenen Spezies im Vergleich:

Ein Virus besteht nur aus sehr wenigen Proteinen. Wenn man seine genetische Information niederschrieben w rde, so währen das nur etwa 0 Buchstaben A,T, G, T , also w rde man nur ein schreibmaschinengeschriebenes Blatt voll bekommen. Bei einer Bakterie w rde die genetische Information schon 0 Seiten f llen.

Und die eines Menschen w rde 0 Bücher mit je 0 Seiten f llen.

Transkription-Translation Die Proteinsynthese

Die Proteine werden Transkription und die Translation hergestellt. Siehe bildliche Abfolge, nächste Seite, Nummer Als erstes wird eine Abschrift des beliebigen DNS Abschnittes, also des Gens, gemacht.

Bei der Proteinsynthese gibt es aber zwei verschiedene Vorgänge.

Dabei kommt es auf den Zellentyp an. Einer der beiden ist der Prokaryont.

Am Gen gibt es Kontrollregionen, die f r Anfang Promotor P) u. Operator(O ) und das Ende Terminator(T ) verantwortlich sind.

( Bei P und O beginnt die Umschreibung in RNA (Ribonukleinsäure , bei T endet sie. Die Umschreibung passiert durch das Enzym RNA Polymerase . Es bindet sich an das Gen kurz vor den Promotor. Es fährt die Sequenz ab, und tastet sie dabei auch langsam ab. ) Wenn es den Promotor erkennt, beginnt die Umschreibung. Das Enzym teilt die Doppelhelix f r diesen Vorgang kurz, und stellt jetzt einen mRNA messenger RNA) Strang her. Das Enzym schreibt f r T ein A, f r A ein U Uracil , f r C ein G und f r G ein C, es übersetzt" das Gen sozusagen. Beim Terminator endet diese Übersetzung, kann nachher aber wieder beginnen, da bei Prokaryonten mehrere Gene hintereinander liegen können. Nach der Transkription bildet die DNS wieder den ursprünglichen Doppelstrang.

Noch während der Transkription ist die Translation im Gange. Ein wichtiger Bestandteil dieses Vorganges sind Ribosomen, die f r die Abtastung der mRNA verantwortlich sind, indem sie sich an die mRNA binden. Es gibt wieder ein Startsignal. ) Jetzt kommt die tRNA (transfer RNA) ins Spiel. Das Ribosom tastet die mRNA ab, und ließt den Code. Dieser Code steht f r eine bestimmte Aminosäure, welche von der dazu passenden tRNA zur mRNA transportiert wird.

Die tRNA bindet sich an die mRNA. Das Ribosom wandert zum nächsten Codon, und genau der selbe Vorgang wiederholt sich: Es ließt den Codon, findet die dazu passende tRNA mit der passenden Aminosäure, und bindet sich an die mRNA.

Nun passiert folgendes: ( ) Die Aminosäure der vorigen tRNA verknüpft sich mit der nächsten. Jetzt hat die nun unbeladene tRNA ihren Job erf llt , und löst sich wieder, um im Cytoplasma wieder beladen zu werden.

Dieser Vorgang wiederholt sich immer wieder, bis jede Menge Aminosäuren verknüpft, und das Protein fertiggestellt ist.

In der Zelle werden normalerweise 0 Aminosäuren in der Sekunde hergestellt. Das fertige Protein faltet sich dann und widmet sich seiner zugeordneten Funktion.

Was ist nun aber der Unterschied von Prokaryonten (PR) und sogenannten

Eukaryonten (EU), der andere Zellentyp?

Bei PR passiert die Transkription und die Translation im Cytoplasma, die Zelle hat keinen Zellkern.

Deswegen kann die Translation schon während der Trankription passieren. Bei Eukaryonten ist ein Zellkern vorhanden. Die Transkription ist eigentlich gleich, nur geschieht sie im Zellkern, und die Translation im Cytoplasma.

Außerdem hat der EU ein sogenanntes Käppchen" zur Stärkung des Immunsystems. Es verhindert das fremde RNA umgewandelt wird. Und der EU besitzt ein Polyarschwänzchen , das die Zelle haltbar macht .

Wir haben also zwei Zelltypen kennen gelernt. Aber woher werden diese

Informationen gewonnen? Ein wesendlicher Teil der Zellforschung ist die

im amerikanischen Rockville liegende Zellbank ATCC American Type Culture Collection , wo viele taußende Zellkulturen. Pflanzen, Bakterien, Viren, Pilze, tierische und menschliche Zellen aufbewahrt werden. Alles ist dabei. Gelagert werden die Zellen bei 0 Grad. Bei diesen Temperaturen halten sie sich 0

Jahre lang. Jährlich werden 5 0 Zellproben in die ganze Welt vom ATCC verschickt. So haben taußende Forschungsstellen die Chance an Impfstoffen gegen alle möglichen Krankheiten zu kämpfen. Aber auch zum erhalten von vom aussterben bedrohten Tierarten dient die genetische Forschung.

Die Proben kosten aber natürlich auch etwas. Eine Ampulle durchschnittlich

Schilling. Die Proben, die beim ATCC eingehen, werden vor dem einführen in die Kollektion eingehend gepr ft. Das ist wichtig, da sie verseucht sein, oder andere Defekte haben könnten. Aus ausgewählten Proben werden oft viele der gewünschten Zellen gezüchtet, in einer Nährlösung aus Salz und menschlichem Blutserum.

Viele Kunden der ATCC benutzen bestellen regelm ig Eizellen f r sogenannte

Klonversuche . Was das bedeutet, möchte ich hier genauer erläutern.

Vor c.a. . zwei Jahren haben es schottische Wissenschaftler geschafft ein Schaf zu klonen wird ein paar Absätze weiter unten erkl rt) . Dies war f r die Wissenschaftler der erste Schritt dazu, dass auch bald Menschen geklont werden können. Für manche ein Alptraum, f r andere ein großes Ereignis. Die schottischen Forscher manipulierten die Embryonalzelle eines Schafes und ließen die Zelle von einem Leihmutterschaf austragen. Dolly" war das Ergebnis, ein Kind des Labors.

Und so waren die Forscher überzeugt, dass sich dieses Verfahren auch zum Klonen von Menschen eignen w rde. Manche stellen sich vor, durch Klonen könnte man den perfekten Menschen herstellen. Das ist übrigens Blödsinn. Er w rde sich nicht viel von allen anderen Menschen unterscheiden- lediglich das Erbgut w re gleich. Und selbst das währe nicht unbedingt etwas besonderes, da es schon in der Natur vorkommt: N mlich bei eineiigen Zwillingen.

Die Neukonstruktion von Genen steht noch in den Sternen, selbst das normale Klonen zu dem ich später noch komme) bereitet Schwierigkeiten. Bei Schaf Dolly verbrauchten die Wissenschaftler 0 geklonte Eizellen, bevor sie Erfolg hatten. Für viele Menschen ist Klonen ein Verstoß gegen die Menschlichkeit.

In einigen Ländern gibt es Haftstrafen daf r. Diese Aspekte sind meistens eine Frage der Ethik.

Wie funktioniert jetzt aber das Klonen?

Einem weiblichen Schaf wurde eine unbefruchtete Eizelle entnommen. Die Wissenschaftler saugten den Zellkern mit seinem Erbgut mit einer winzigen Pipette heraus. Dann injizierten sie der entleerten Zelle das Erbgut aus einer Euterzelle eines Spenderschafes. Die künstliche Befruchtung wurde durch einen Stromstoß verursacht, die die Zelle und das neue Erbgut verschmelzen ließen. Nach einer Weile, in der die Zelle durch eine Nährlösung gewachsen ist, und so die Mindestgr e erreicht hatte, wird sie dem Leihschaf injiziert. Die Schwangerschaft und die Geburt erfolgte dann normal.

Die Schwierigkeiten bildeten sich nun dadurch, das die Eizelle das Erbgut auch annehmen musste.

_Buchvermerk:

Was der Mensch zu tun vermag/ Gentechnologie- mehr als eine Methode

Hoechst Verlag)

Lexikon für jedermann(frau) /Medizin (Dr. Deorg A. Narciß)

Biotechnologie (Dr - Ing. Konrad Soyez) Gentechnik bei Bayern (Presse Bayer Forum) Biotechnologie/Gentechnik Fonds der chemischen Industrie Frankfurt)

P.M. Wissenschaftsmagazin, Ausgabe Juli 7 Gentechnik: Oh Gott, kommt jetzt der geklonte Mensch? )

P.M. Ausgabe Dezember 5 Ewiges Leben )

Video Spektrum, Die Zelle )