Date post: | 06-Apr-2015 |
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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