Gentechnik

Question 1

Was ist ein Gen?

Answer 1

Ein Gen ist ein Abschnitt auf der DNA eines Chromosoms, der bestimmte Proteinbausteine codiert oder eine bestimmte Regulationsfunktion hat.
Das Gen stellt somit die kleinste Funktionseinheit im Genom eines Organismus dar.

Question 2

Zusammen mit den Umwelteinflüssen bestimmen Gene die Ausbildung des …. eines Organismus.

Answer 2

…des Phänotyps…

Question 3

Wie nennt man den bestimmten Ort, den ein Gen in der Regel auf dem Chromosom einnimmt?

Answer 3

Der Ort nennt sich Genlocus.

Question 4

Was versteht man unter “Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese”?

Answer 4

“Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese”: früher wurde ein Gen mit einem Chromosomenabschnitt, der die Information für ein funktionsfähiges Protein enthält, gleichgesetzt.

Question 5

Heutige Definition “Gen”:

Answer 5

“Gen” = Nukleotidsequenz, innerhalb der Desoxyribonucleinsäure, welche Informationen für eine Polypeptidkette enthält.

Question 6

Wie baut sich ein Gen auf?

Answer 6

• mRNA codierenden Abschnitt (=Strukturbereich)

- Signalstrukturen, die notwendig sind für Regulation der Transkription (diese können vor-oder nachgeschaltet sein)

Question 7

Was ist ein Exon?

Zusammenhang Introns.

Answer 7

Als Exon wird der Teil eines eukaryotischen Gens bezeichnet, der nach dem Spleißen (Splicing) erhalten bleibt. Dem gegenüber stehen die sogenannten Introns, die beim Spleißen herausgeschnitten und abgebaut werden.

Question 8

Definition “Transkript”

Answer 8

Transkript =

Question 9

Definition “Allel”

Answer 9

“Allel” = verschiedene Formen eines Gens (z.B. S und s, damit das Individuum reinerbig ist muss das Allel zwei mal gleich vorliegen, also ss oder SS)

Question 10

Mutation

Answer 10

• Gene unterliegen Mutationen (= Veränderungen des genetischen Materials).
• Mutationen führen zu genetischer Variabilität.
• es gibt Genom-, Chromosomen- und Genmutationen (letztere werden auch Punktmutationen genannt)

Question 11

SNP, was ist das?

Wozu dienen die?

Answer 11

SNP = Single nucleotide morphismus, Austausch einzelner Basen
An ihnen kann man zum Beispiel hohe Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Krankheiten ablesen (was in personalisierter Medizin mündet)

Question 12

Krankheitsassoziiertes Allel

Answer 12

Krankheitsassoziiertes Allel spielt bei Prädisposition eine große Rolle, Indikator für Krankheiten (aber keine Garantie diese Krankheit auch zu bekommen), mündet in personalisierter Medizin (vs. Klassische Medizin), ethische Implikationen (wem nutzt das Gläsernmachen des eigenen Genoms?)

Question 13

Prädisposition

Answer 13

Prädisposition: In der Medizin eine Anlage, welche die Entstehung einer Krankheit begünstigt; Empfänglichkeit für bestimmte Krankheiten

Question 14

Genotypisierung

Answer 14

Die Gesamtheit der Gene bestimmt den Genotyp eines Organismus. Bei einer Genotypisierung werden die Gene und ihre Veränderungen (Mutationen) analysiert. Die Genotypisierung bildet für den behandelnden Arzt die Grundlage für die Anpassung seiner Therapie (= personalisierte Medizin).

Question 15

SNP Analyse

Answer 15

• Als Single Nucleotide Polymorphism, kurz SNP, werden in der Genetik verschiedene Variationen einzelner Basenpaare (single nucleotids) innerhalb eines DNA-Strangs bezeichnet.
• HINTERGRUND: Mehr als 90% aller Variationen in der menschlichen DNA werden durch Austausch von einzelnen Nukleotidbasen verursacht. Man spricht hierbei von sog. Einzelnukleotid-Polymorphismen. Gemäß der Definition handelt es sich hierbei um Loci im menschlichen Genom, bei denen sich die verschiedenen Allele in einer einzigen Nukleotidbase unterscheiden und das seltener vorkommende Allel eine Mindesthäufigkeit von 1% innerhalb der Population aufweist.

Question 16

Next Generation Sequencing

Answer 16

• Next Generation Sequencing steht der Senger-Sequenzierungs-Methode gegenüber
• ist schneller und günstiger (1 Million Basen zu kartieren kostet nur noch 5 ct)
• -> Beispiel noch 2001 kostete die Sequenzierung des menschl. Genoms 100M Dollar, 2015: 1000 Dollar nur noch , dies macht es für den Ottonormalverbraucher zugänglich und bringt natürlich ethische Implikationen mit sich)

Question 17

Whole Genome Sequencing

Answer 17

Whole genome sequencing (also known as WGS, full genome sequencing, complete genome sequencing, or entire genome sequencing) is the process of determining the complete DNA sequence of an organism’s genome at a single time. This entails sequencing all of an organism’s chromosomal DNA as well as DNA contained in the mitochondria and, for plants, in the chloroplast.
Whole genome sequencing has largely been used as a research tool, but is currently being introduced to clinics.[2][3][4] In the future of personalized medicine, whole genome sequence data will be an important tool to guide therapeutic intervention.[5] The tool of gene sequencing at SNP level is also used to pinpoint functional variants from association studies and improve the knowledge available to researchers interested in evolutionary biology, and hence may lay the foundation for predicting disease susceptibility and drug response.

Question 18

GVO (= Gentechnisch veränderter Organismus)

Answer 18

Gentechnisch veränderte Organismen (GVO) sind Organismen, deren Erbanlagen mittels gentechnischer Methoden (z. B. durch Transgenetik) gezielt verändert worden sind. Diese Methoden unterscheiden sich von Kreuzen, Mutation, Rekombination, etc. Der Begriff „gentechnisch veränderter Organismus“ wird in Deutschland durch das Gentechnikgesetz (GenTG) definiert.[
Zur Genmodifikation zählen die gezielte Abschaltung einzelner Gene sowie das gezielte Einbringen arteigener oder artfremder Gene. GVOs, in die Gene aus anderen Arten eingeschleust wurden, werden auch als transgene Organismen bezeichnet, die eingeschleusten Gene als Transgene. So werden beispielsweise Gene zwischen verschiedenen Arten übertragen, um Tieren oder Pflanzen bestimmte Eigenschaften zu vermitteln, die mit herkömmlicher Züchtung nicht oder schwerer zu erreichen wären.

Question 19

S-Labore

Answer 19

• Die Biologische Schutzstufe ist eine Gefährlichkeitseinstufung biologischer Arbeitsstoffe, insbesondere von Mikroorganismen. - Laboratorien, in denen mit biologischen Arbeitsstoffen umgegangen wird, müssen bestimmte Schutzmaßnahmen treffen. Dementsprechend werden die Laboratorien in vier definierte Schutzstufen eingeteilt, wobei Schutzstufe 4 die höchsten Anforderungen aufweist. Die Schutzstufen bauen aufeinander auf, so dass die Regelungen der niedrigeren Schutzstufen auch für die höheren Stufen gelten.
• Für Laboratorien, in welchen mit gentechnisch veränderten Organismen gearbeitet wird, gilt nach dem Gentechnikgesetz und der Gentechnik-Sicherheitsverordnung eine ähnliche Einstufung in vier biologische Sicherheitsstufen, die im Laborjargon als S1-Labor bis S4-Labor bezeichnet werden.

Question 20

Genfähren (= Transportvehikel)

Answer 20

In der Gentechnik und der Biotechnologie versteht man unter einem Vektor ein Transportvehikel (“Genfähre”) zur Übertragung einer Fremd-Nukleinsäure (oft DNA) in eine lebende Empfängerzelle durch Transfektion oder Transduktion.

Question 21

Virale Transfektionsmechanismen

Answer 21

Virale Transfektionsmechanismen

Question 22

P-Elemente (Drosophila)

Answer 22

P-Element, P-Faktor, ein bei der Taufliege (Drosophila melanogaster) vorkommendes, maximal 2900 Basenpaare langes, transponierbares Element, das in unterschiedlicher Anzahl und an verschiedenen Positionen des Genoms eingebaut sein kann. Werden Männchen, die das P-Element tragen, mit bestimmten Weibchen gekreuzt, so entstehen sterile Nachkommen (Hybriddysgenese). Die reziproke Kreuzung führt dagegen zu fertilen Nachkommen. gentechnische Schädlingsbekämpfung, Gentechnologie, Vektoren, white-Locus.

Question 23

RNAi (RNA Interferenz): Grundlagenforschung und medizinische Anwendung

Answer 23

• RNAi: Gene gezielt blockieren - ein elegantes Konzept gegen Viren und Schädlinge
• Einige Pflanzen haben eine geschickte Strategie, um sich gegen schädliche Viren zu schützen. Sie nutzen einen natürlichen molekularbiologischen Vorgang, mit dem Pflanzen und Tiere einzelne Gene abschalten können. Diese so genannte RNA-Interferenz (RNAi) wird inzwischen auch in der Pflanzenzüchtung genutzt, um gezielt einzelne Gene zu blockieren - nicht nur die pflanzeneigenen, sondern auch die von Viren und Schädlingen
• In der Grundlagenforschung nutzt man das RNAi-System schon länger, um die Funktion von einzelnen Genen herauszufinden, indem man sie damit abschaltet und anschließend untersucht, welche Funktionen oder Merkmale durch den Eingriff beeinflusst wurden.

Question 24

CRISPR/Cas9, einige Infos dazu

Answer 24

= Clustered regularly interspaced short palindromic repeats

• “neues” Verfahren um DNA-Bausteine im Erbgt zu verändern
• ist einfach und präzise
• kommt ursprünglich von Bakterien (dient ihnen als Art Immunsystem, mit dem sie Angriffe von Viren erkennen und abwehren können)
• verspricht neue Möglichkeiten gegen Aids, Krebs und eine Reihe von Erbkrankheiten

Question 25

Gentherapie, was ist das?

Answer 25

Als Gentherapie bezeichnet man das Einfügen von Nukleinsäuren wie DNA oder RNA in die Körperzellen eines Individuums, um beispielsweise eine Krankheit zu behandeln.

Question 26

Was versteht man unter “Transfektion”?

Answer 26

Als Transfektion wird in der Zellbiologie das Einbringen von Fremd-DNA oder RNA in tierische und teilweise auch andere eukaryotische Zellen bezeichnet.

Question 27

Welche zwei Arten von Gentherapie gibt es?

Answer 27

1: Somatische Gentherapie: Einschleusen von Genen in differenzierte Körperzellen (Somazellen) oder deren Vorläuferzellen; die Therapie bleibt auf den Empfänger beschränkt, und die übertragenen Gene können nicht weitervererbt werden; der Vorgang entspricht einer Gentransplantation.
2: Keimbahn-Gentherapie (Keimbahntherapie): Einbringen von Genen in Keimzellen oder Embryonalzellen eines frühen Entwicklungsstadiums, was zur Folge hat, daß die eingebrachten Gene an die Nachfolgegenerationen weitervererbt werden. Die Keimbahn-Gentherapie am Menschen ist aus ethischen Gründen in Deutschland verboten (Bioethik) und birgt außerdem unabschätzbare Risiken für die kommenden Generationen in sich. Bei Tieren entstehen durch Einbringen von Genen in die Keimbahn transgene Tiere (transgene Organismen) oder nach der Zerstörung von Genen durch eingebrachte DNA Knockout-Tiere (Knockout-Mäuse, Knockout-Organismen).