Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

Insulin kann klassisch aus Schweineinsulin oder gentechnisch hergestellt werden Die Methode, die bei der Herstellung von Bt-Mais angewendet wird, die Re­ kombinationstechnik, wurde erstmals 1982 kommerziell mit der Produktion von Humaninsulin aus Bakterien eingesetzt. Bis zu diesem Zeitpunkt erhielten Dia­ betiker beziehungsweise Diabetikerinnen „ humanisiertes “ Schweineinsulin , das aus den Bauchspeicheldrüsen geschlachteter Tiere gewonnen wurde. Humaninsulin menschliches Insulin; ist ein Protein, das aus 51 Aminosäuren besteht. 21 davon bilden die so genannte α-Kette, die restlichen 30 die β-Kette. Die beiden Ketten sind über Schwefelatome miteinander verknüpft (siehe Abb. 29). „humanisiertes” Schweineinsulin Schweineinsulin unterscheidet sich von menschlichem Insulin durch eine Amino­ säure (an der 30. Stelle steht in der β-Kette anstelle vonThreonin Alanin). Diese wird enzymatisch ausgetauscht – es entsteht das „humanisierte“ Schweineinsulin. Zur Gewinnung des jährlichen Insulin­ bedarfs eines an Diabetes Erkrankten werden bis zu 50 Schweine-Bauchspeichel­ drüsen (etwa 15mg Insulin/Bauchspeichel­ drüse) benötigt. Seit der biotechnologi­ schen Herstellung von Humaninsulin ist die Verwendung von tierischem Insulin welt­ weit – in Europa um90% – rückläufig. 29  Aminosäurensequenz Humaninsulin 30  Gentechnische Herstellung von Humaninsulin (Schema) Für die gentechnische Herstellung von Insulin wird zunächst das Erbmaterial einer menschlichen Zelle isoliert. Anschließend trennt man die Gene für die bei­ den Ketten des Insulin-Gens mit den geeigneten Restriktionsenzymen heraus. Bakterienzellen ( Escherichia coli ) wird ein Plasmid entnommen. Die Insulingene werden hinter ein Gen, das für Beta-Galactosidase (Enzym, das Lactose spaltet, siehe Seite 30) codiert, eingeschleust, wo sie dem gleichen Promotor wie das Beta-Galactosidase-Gen unterstellt sind. Nach dem Zurückschleusen der rekom­ binierten Plasmide in die Bakterienzellen werden die Promotoren durch Lactose aktiviert. War die Übertragung erfolgreich, produzieren die Bakterien (sowie alle ihre Nachkommen) α- bzw. β-Ketten, gekoppelt an die Beta-Galactosidase. Ist ausreichend Protein gebildet worden, werden die Bakterienzellen aufgebro­ chen und die Peptidketten von der Beta-Galactosidase getrennt. In einem letzten Schritt erfolgt die Verknüpfung der α- und β-Ketten. Selbst aktiv! 1. Beschrifte Abb. 30 mit folgen­ den Begriffen: menschliches Gen für α-Kette menschliches Gen für β-Kette Beta-Galactosidase α-Kette β-Kette Gen für die Beta-Galactosidase Plasmide in Bakterien Trennung Erkläre den Vorgang mit deinen eigenen Worten. 2. Vermute Gründe, warum die klassische Insulin-Herstellung zugunsten der gentechnischen rückläufig ist. 28  Gewinnung von Insulin aus Schweinebauchspeicheldrüsen (Schema) Schweine- Bauchspeicheldrüsen Extraktion Reinigung 86 Gentechnik Arbeitsheft Seite 29 M Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv