1 Reise zu den Genen Körper Organe Gewebe Chromosom Zellen Zellkern Zellhülle DNS 2 Gene, die Baupläne des Lebens Enzym: Stoffe umwandeln Struktureiweiss: Form und Stabilität geben Rezeptor: Signale empfangen Antikörper: Krankheitserreger und Fremdstoffe erkennen Hormon: Signale übermitteln Transporteiweiss: Stoffe transportieren 3 Gentechnische Herstellung von Insulin Menschliche Zelle DNS Bakterium Zellkern Plasmid DNS Restriktionsenzym Ligase Insulin-Gen Gentechnisch verändertes Bakterium, das Insulin produziert Vermehrung der Bakterien im Fermenter Gereinigtes Insulin Insulin für Zuckerkranke 4 Medikamente aus Schafsmilch DNS Wirkstoff-Gen Schalter-Gen Saugpipette Befruchtete Eizelle Medikament Gereinigter Wirkstoff Nadel Milch mit dem Wirkstoff Transgene Nachkommen 5 Forschung mit transgenen Tieren Transgene Mäuse Eizelle Knock-out-Mäuse Spermium Inaktiviertes Gen Blastozyste Weiblicher Vorkern Stammzellen Männlicher Vorkern Nadel Gen Saugpipette Nadel Saugpipette Trächtiges Muttertier Trächtiges Muttertier Chimäre Jungtiere Kreuzung Transgene Jungtiere mit eingebautem Gen Knock-out-Jungtiere mit ausgeschaltetem Gen 6 Gewebezüchtung mit Stammzellen Embryo kurz nach der Befruchtung Totipotente Stammzellen Knochenmark eines gesunden Spenders Pluripotente Stammzellen Gewebespezifische Vorläuferzellen Nervenzellen Blutstammzelle Muskelzellen Blutzellen Zellkultur Behandlung von Blutkrebs mit Stammzellen 7 Gewinnung embryonaler Stammzellen Urkeimzellen 1. Abgegangene oder abgetriebene Feten Fetus 2. Embryonen aus ReagenzglasBefruchtung Nervenzelle Embryonale Stammzellen Leberzelle Verschmelzung von Samen und Eizelle Eizelle 3. Kerntransfer (therapeutisches Klonen) Befruchtete Zellteilungen Eizelle Entkernte Eizelle Blastozyste (Embryo im 100Zellen-Stadium) Eizelle mit Erbmaterial des Patienten Körperzelle des Patienten Hautzelle Blutzellen Zellteilungen Zellkern Stammzellenkultur Gewebespezifische Zelltypen 8 Somatische Gentherapie Weisses Blutkörperchen mit defektem ADA-Gen Weisses Blutkörperchen ADA ADA Kind mit schwerer Immunschwäche Gesunder Spender ADA Gesundes ADA-Gen ADA ADA Nicht-infektiöses Virus als Gen-Taxi ADA Weisses Blutkörperchen mit gesundem ADA-Gen Zellkultur Bluttransfusion 9 Vererbung von Genen Eizelle Spermium Geschlechtszellen Gen für bestimmtes Merkmal (1 Kopie) Zellkern Zellkern Erbinformation (Genotyp) Gen für bestimmtes Merkmal (2 Kopien) Zellkern Körperzelle Gen für bestimmtes Merkmal (1 Kopie) Erscheinungsbild (Phänotyp) + rot = dominant grün = rezessiv + rot = rezessiv grün = dominant + rot+grün = codominant 10 Vererbung von Krankheiten Rezessiver Erbgang (z.B. Cystische Fibrose) gesunder Träger krank machendes Gen gesund gesunder Träger Dominanter Erbgang (z.B. Chorea Huntington) kranker Vater gesunde Trägerin gesundes Gen gesunder Träger krank krank machendes Gen gesund gesund gesunde Mutter gesundes Gen krank krank 11 Genetische Diagnostik ? Präsymptomatische Diagnostik Pharmakogenetik Screening Gentests in der Medizin Familienplanung 53636 Gerichtsmedizin Pränataldiagnostik Bestätigung oder Ausschluss klinischer Diagnosen Präimplantationsdiagnostik Infektionskrankheiten Mais mit eingebautem Schädlingsschutz Maispflanze Bt-Gen MaiszünslerLarve Bt-Eiweiss (insektizider Wirkstoff) Bacillus thuringiensis Isoliertes Bt-Gen Eingebautes Bt-Gen Bt-Eiweiss Maispflanzenzelle, die Bt-Eiweiss produziert Zellkultur 12 13 Reis mit erhöhtem Nährwert Reishülle mit Provitamin A und Fettsäuren Ungeschältes Reiskorn Ranziger Reis nach Lagerung Kein Provitamin A Vitamin-A-Mangel: - Erblindung - Infektanfälligkeit Geschältes Reiskorn Lagerungsfähiger Reis Provitamin A Beitrag zur Reduktion des Vitamin-A-Mangels Gene zur Provitamin-AHerstellung «Goldener Reis» 14 Gentechnik und Umweltschutz (1) Waschmittelenzyme Lipasen: Fette Proteasen: Eiweisse Amylasen: Stärke Zellulasen: Pflanzenmaterial 90° c 40°c Umweltschonendere Herstellungsverfahren Herkömmliche Produktion Ressourcenverbrauch Abfallmenge Biotechnische Produktion Bioplastik Biologisch abbaubare Kunststoffe Rapspflanze Bodenbakterium Kompostierbare Plastikprodukte 15 Gentechnik und Umweltschutz (2) Umweltschonendere Landwirtschaft Bisherige intensive Landwirtschaft Bisherige extensive Landwirtschaft Senfpflanze Neuartige Landwirtschaft mit transgenen Kulturpflanzen Pflanze mit aufgenommenen Schadstoffen Biologische Sanierung Schadstoffhaltiger Boden Gereinigter Boden Nachweis von Umweltgiften Gentechnisch veränderte Hefe Giftstoff Fluoreszierende Hefezellen
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