Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik

Molekularbiologie / Genetik

Das Kapitel Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik in unserem Online-Kurs Molekularbiologie / Genetik besteht aus folgenden Inhalten:

1. Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik

   

   Unter gentechnischen Methoden versteht man z. B. den Einsatz von Restriktionsenzymen bei der Durchführung einer Klonierung oder Techniken wie PCR, genetischer Fingerabdruck und Gelelektrophorese. Man kann dies kurz als angewandte Molekularbiologie bezeichnen.Die Molekularbiologie hat in den vergangenen Jahren viele nützliche Techniken hervorgebracht. PCR und genetischer Fingerabdruck sind dabei die bekanntesten.Die Anwendungen der Molekularbiologie sind vielfältig.Z. B. ist ...

2. Klonierung

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Klonierung

   

   Der Vorgang einer Klonierung ist relativ komplex. In den folgenden Kapiteln „Restriktionsenzyme", „Agarose-Gelelektrophorese" und „Klonierung" wird diese Methode ausführlich Schritt für Schritt erläutert. Ganz wichtig:Klonierung und Klonen sind völlig verschiedene Dinge!Als Klonen wird die Erzeugung eines oder mehrerer genetisch identischer Individuen ausgehend von einem ganz bestimmten Lebewesen bezeichnet.Beispiel: Erzeugung eines kompletten ...

3. Restriktionsenzyme

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Klonierung > Restriktionsenzyme

   

   Restriktionsenzyme (oder Restriktionsendonukleasen) sind Enzyme, die DNA an spezifischen Stellen schneiden können. Sie stellen das Werkzeug in der Molekularbiologie dar. Die meisten Methoden beinhalten den Schritt des sogenannten Restriktionsverdaus, dem Zerschneiden der DNA-Probe.Restriktionsenzyme arbeiten absolut spezifisch!Restriktionsenzyme zeichnen sich dadurch aus, dass sie absolut spezifisch arbeiten. Die Nukleasen erkennen (je nach Spezifität) DNA-Abschnitte von 4–8 Basenpaaren. ...

4. Methode: Gel-Elektrophorese

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Klonierung > Methode: Gel-Elektrophorese

   

   DNA lässt sich in einer geeigneten Gelmatrix (Agarose) durch Anlegen einer Spannung umgekehrt proportional zum Logarithmus ihres Molekulargewichtes auftrennen. So kann z. B. überprüft werden, ob ein Restriktionsverdau erfolgreich durchgeführt werden konnte.Die Agarose-Gelelektrophorese ist eine Methode zur Auftrennung von DNA. Die DNA-Fragmente werden nach ihrer Größe in der Gelmatrix getrennt.Prinzip der GelelektrophoreseDas Prinzip: Man löst Agarose in Elektrophoresepuffer. ...

5. Klonierung von Fremd-DNA und Transformation

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Klonierung > Klonierung von Fremd-DNA und Transformation

   

   Eine Klonierung ist die Einführung eines DNA-Fragments (Insert) in einen Vektor (oder Plasmid).Schema einer Klonierung. Insert und Vektor müssen Restriktionsverdau, Dephosphorylierung und Ligation erfolgreich überstehen um ein neues Insert-Vektor-Konstrukt zu bilden.DNA-Fragment = InsertVektor oder Plasmid: zirkuläre extrachromosomale DNA, in der Regel in Bakterien zu finden, aber auch für Eukaryoten (z. B. Hefen) verfügbar. ...

6. Transformation

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Klonierung > Transformation

   

   Beispiel: E.-coli-BakterienDamit die Bakterienzellen den Vektor aufnehmen können, muss eine Transformation durchgeführt werden. Sie kennen diesen Begriff bereits von den Experimenten, die Griffith durchgeführt hatte.Transformation steht für verändern. Durch das Einbringen des Vektors wird die Bakterienzelle verändert, also transformiert.Das Video wird geladen...(molekularbiologie-transformation)Transformation = VeränderungErinnern Sie sich nochmals an das Experiment ...

7. cDNA

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Klonierung > cDNA

   

   cDNA steht für complementary DNA oder komplementäre DNA.Wann wird cDNA wichtig?Der genetische Code ist universell. Das ist korrekt. Die Codone des genetischen Codes sind in allen Lebewesen im Einsatz. Die Tabelle hat Gültigkeit für alle Organismen. Gleichwohl gibt es Schwierigkeiten, sobald man ein eukaryotisches Gen (z.B. ein Gen des Menschen) in Bakterien klonieren möchte um das humane Protein dort erzeugen zu lassen.Diese Anwendung ist z.B. bei der Erzeugung von humanem ...

8. Methode: Polymerase-Ketten-Reaktion

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Methode: Polymerase-Ketten-Reaktion

   

   Ausgehend von der DNA-Replikation in der Zelle, entwickelte Kary Bank Mullis ein Verfahren, das DNA im Reagenzglas (in vitro) durch wiederholte Verdopplung in mehreren Zyklen mithilfe des Enzyms DNA-Polymerase vervielfältigt.Die DNA-Polymerase bindet sich an den DNA-Strang und erzeugt einen dazu komplementären Strang (= DNA-Replikation). In der PCR ist die DNA-Polymerase das einzige verwendete Enzym, alle anderen Schritte können ohne enzymatische Hilfe im Reagenzglas umgesetzt werden.Ablauf ...

9. Methode: genetischer Fingerabdruck

   Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Methode: genetischer Fingerabdruck

   

   Der genetische Fingerabdruck oder das genetic fingerprintig ist eine Methode, die ein individuelles Profil erzeugt, welches auf dem Erbgut des jeweiligen Person basiert. PCR und Restriktionsenzyme in Kombination mit Gelelektrophorese zeigen dieses individuelle Profil.Die Methode wurde 1985 von Alec Jeffreys entwickelt. Im ersten Schritt werden mittels PCR DNA-Sequenzen vervielfältigt. Diese Markersequenzen (8–10 verschiedene) stammen aus nicht codierenden Bereichen des menschlichen Erbguts. ...

10. Methode: Gensonde

    Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Methode: Gensonde

    

    Eine Gensonde wird in der Forschung eingesetzt komplementäre Basensequenzen aufzufinden. So ist die Gensonde in der Regel eine komplementäre Sequenz bzw. ein komplementäre Sequenzabschnitt zu einem gesuchten Gen.Die Gensonde kann ein Poly- oder Oligonukleotid sein (in der Regel einzelsträngig, in seltenen Fällen auch RNA).Vorgehen: Eine DNA-Probe wird auf einer Oberfläche (Nitrozellulose, Kunststoffoberflächen,...) immobilisiert. Die so fixierte DNA wird dann mit ...

11. Methode: DNA-Microarray (Biochip)

    Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Methode: DNA-Microarray (Biochip)

    

    DNA-Mikroarrays (oder Biochips) geben uns die Möglichkeit, den Grade der Genexpression in einer Zelle/in einem Organismus zu testen. Dieses Verfahren kommt z. B. in der Krebsforschung oder in der allgemeinen Analyse von Genomen zum Einsatz. DNA-Mikroarrays können geringste Mengen mRNA oder rRNA nachweisen. Damit zeigen dies Ergebnisse die Transkriptionsaktivität an.Zuvor noch einige Begriffsklärungen:Menschliche DNA besteht aus Exons und Introns. Nur die Information der Exons ...

12. Methode: FISH

    Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Methode: FISH

    

    Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung oder FISH wird in der Molekularbiologie eingesetzt, um DNA oder RNA in Zellen nachzuweisen.Dabei kommt eine markierte Sonde zum Einsatz. Diese wird künstlich erzeugt und besteht aus DNA oder RNA mit einer speziellen Basenabfolge (Sequenz). Diese Sequenz ist komplementär zu der DNA- oder RNA-Sequenz, welche untersucht oder sichtbar gemacht werden soll.Die Sonde wird markiert, z. B. mit Biotin, oder kann auch direkt mit einem Fluoreszenzmarker versehen ...

13. Bedeutung von Gentechnik in Biologie, Landwirtschaft und Medizin

    Methoden der Gen- und Reproduktionstechnik > Bedeutung von Gentechnik in Biologie, Landwirtschaft und Medizin

    

    Die Molekularbiologie und die Gentechnik als Anwendungsfeld des Grundlagenwissens haben in den letzten Jahrzehnten die Biologie und die Medizin stark verändert.Es gibt drei große Bereiche der Gentechnik:weiße Gentechnik -> Herstellung von Medikamenten, Enzymen usw.rote Gentechnik -> medizinisch eingesetzte Gentechnik/Gentherapiegrüne Gentechnik -> gentechnisch veränderte PflanzenPolitisch den stärksten und kontroversesten Diskussionen unterliegt die grüne ...