Big Bang HTL 4, Schulbuch

78 Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) Abb. 6.28: Zusammenfassender Ablauf des Klonierens (1) Chromosomale DNA des Menschen (A) (2) PCR (3) Mehrere Kopien eines einzelnen Gens (4) Einfügen des Gens in ein Plasmid (5) Plasmid mit dem Gen (6) Einfügen des Plasmids in E. coli (B) (7) Vervielfältigung oder Expression des Gens in E. coli (B) Zusammenfassung In Fermentern können mit Hilfe von Mikroorganismen viele verschiedene Produkte hergestellt werden. Der Fermenter kann dabei als Batch-Prozess, Fed-Batch-Prozess, oder Chemostat betrieben werden. Als normale Stoffwechselprodukte der Mikroorganismen (Bakterien oder Pilze) werden z. B. Ethanol, Milchsäure, Zitronensäure, Glutaminsäure oder Penicillin gewonnen. Durch heterologe Expression können auch Stoffe, die in diesen Mikroorganismen fremd sind, hergestellt werden. Dafür muss die notwendige DNA mittels Vektor einge- schleust werden. Z Bearbeite die Aufgaben! Auch organische Grundchemikalien wie Butanol oder Aceton könnten biotechnologisch durch Gärung gewonnen werden. Begründe, warum dies momentan nicht wirtschaftlich ist! (Recherchiere dabei im Internet die notwendigen Rohstoffe für die chemische und biotechnologische Gewinnung und vergleiche diesbe- züglich mit der Gewinnung der Zitronensäure) L Vergleiche in einem kurzen Text die drei Betriebsarten einer Fermentation. L Welche Bedingungen können in einem Bioreaktor üblicherweise gemessen und reguliert werden? L Erkläre nochmal in eigenen Worten wie z. B. das Protein zum Celluloseabbau (Cellulase) eines Pilzes durch heterologe Expression in einem Bakterium hergestellt werden könnte. L 6 F18 C1 F19 A2 F20 A1 F21 A1 6.4 Von transgenen Lebewesen Gentechnologie und andere moderne Methoden In den Medien werden oft gentechnikfreie (manchmal sogar genfreie) Lebensmittel gefordert. Immer wieder tauchen Gerüchte über das Klonen von Menschen auf oder man hört von Babys mit drei Eltern oder gar Designer-Babys aus dem Katalog, die es schon bald geben soll. Das Ziel der Gentechnologie ist es, das Erbmaterial von Organismen gezielt zu verändern. In diesem Sinne ist auch die heterologe Expression, die wir im letzten Abschnitt ken- nen gelernt, haben Gentechnologie. Sie ist also bereits Teil unseres Alltags. Wir verwenden die so hergestellten Enzyme im Waschpulver oder nehmen die entsprechenden Medikamente. Trotzdem ist die Angst vor und die Skepsis gegenüber der Gentechnik sehr groß. Welche Gefahren stecken jetzt also in dieser Technologie? Die Basis für eine Entscheidung, ob wir Gentechnik in den von uns gekauften Produkten haben wollen, ist auf jeden Fall das Wissen über die Methoden und ihre eventuellen Gefahren. Zwei wichtige Methoden der Gentechnologie haben wir schon kennen gelernt, die PCR und das Klonieren mit Plasmiden. Die Risiken der durch die heterologe Expression erreichten Veränderung von Mikroorganismen sind relativ gering. Ein häufig befürchtetes Szenario in der Gentechnik ist, dass die genetisch veränderten Lebewesen in die Umwelt gelangen, dort das Ökosystem beeinflussen und ihre neuen Gene weitergeben. Bei im Labor mit Plasmiden veränderten Bakterien und Pilzen ist dieses Risiko sehr gering. Die her- gestellten Varianten sind außerhalb des Labors kaum lebensfähig. Außerdem gehen Plasmide, deren Information den Trägern keinen Vorteil bringt, sehr rasch verloren. Zur Sicherheit werden im Labor gezüchtete Mikroorgansimen auch nicht einfach so entsorgt sondern vor der Entsorgung immer durch Hitze abgetötet. Neben Bakterien können auch andere Organismen wie Tiere oder Pflanzen genetisch verändert werden. Man spricht dann sehr häufig von transgenen Lebewesen oder GMOs (= Genetically Modified Organisms), oder GVOs (= Genetisch Veränderte Organismen). Die Methoden dieser genetischen Veränderung sind etwas anders als bei Bakterien. Wie können Tiere und Pflanzen genetisch verändert werden? Welche Rolle spielt die Gentechnik in der Medizin? Sind Lebensmittel aus genetisch veränderten Pflan- zen ungesund? F22 F23 F24 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv