Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

144 Biotechnologie und Gentechnik Insulin wird aus Schweineinsulin oder gentechnisch hergestellt Die Methode, die bei der Herstellung von Bt-Mais angewendet wird, die Rekombinationstechnik, wurde erstmals 1982 kommerziell mit der Produktion von Humaninsulin aus Bakterien eingesetzt. Bis zu diesem Zeitpunkt erhielten Diabetiker beziehungsweise Diabetikerinnen „ humanisiertes “ Schweine­ insulin , das aus den Bauchspeicheldrüsen geschlachteter Tiere gewonnen wurde. 29  Gewinnung von Insulin aus Schweinebauchspeicheldrüsen (Schema)  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 mit- einander verknüpft ( Abb. 30).  „humanisiertes” Schweineinsulin unterscheidet sich von Humaninsulin durch eine Aminosäure (an der 30. Stelle ist in der β -Kette Alanin anstatt Threo- nin). Diese wird enzymatisch ausge- tauscht – es entsteht das „humanisierte“ Schweineinsulin. Zur Gewinnung des jährlichen Insulinbedarfs einer erkrank- ten Person werden bis zu 50 Schweine-Bauchspeicheldrüsen (etwa 15mg Insu- lin/Bauchspeicheldrüse) benötigt. Seit der biotechnologischen Insulinherstel- lung ist die Verwendung von tierischem Insulin weltweit (in Europa um 90%) rückläufig – ein großes Versorgungspro- blem für Betroffene, die kein gentech- nisch hergestelltes Insulin vertragen. Schweine- Bauchspeicheldrüsen Extraktion Reinigung Für die gentechnische Herstellung von Insulin wird zunächst das Erbmaterial einer menschlichen Zelle isoliert. Anschließend trennt man die Gene für die beiden Ketten des Insulin-Gens mit den geeigneten Restriktionsenzymen he- raus. Bakterienzellen ( Escherichia coli ) wird ein Plasmid entnommen. Die Insulin­ gene werden hinter ein Gen, das für Beta-Galactosidase (Enzym, das Lactose spaltet,  Seite 29) codiert, eingeschleust, wo sie dem gleichen Promotor wie das Beta-Galactosidase-Gen unterstellt sind. Nach dem Zurückschleusen der rekombinierten 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-Galac- tosidase. Ist ausreichend Protein gebildet worden, werden die Bakterienzellen aufge- brochen und die Peptidketten von der Beta-Galactosidase getrennt. In einem letzten Schritt erfolgt die Verknüpfung der α - und β -Ketten. 30  Aminosäurensequenz Humaninsulin Gly Arg Glu Gly Asn Asn Glu Gln Cys Phe β-Kette 1 1 30 21 S S S S S S α-Kette Val Val Asn Gln Gln Gly Glu His Leu Cys Gly Ser His Leu Val Val Glu Ala Leu Leu Leu Ser Ser Thr Cys Cys Cys Ile Ile Leu Tyr Cys Tyr Tyr Tyr Phe Phe Thr Lys Pro Thr 31  Gentechnische Herstellung der beiden Insulinteilketten (Schema) 1. Beschrifte Abb. 31 mit folgen- den Begriffen: menschliches Gen für α -Kette, menschliches Gen für β -Kette, β -Galactosidase, α -Kette, β -Kette, Gen für die β -Galacto- sidase, Plasmide in Bakterien, Trennung Erkläre den Vorgang mit deinen eigenen Worten. 2. Diskutiere den Rückgang der klassischen Insulin-Herstellung zugunsten der gentechnischen. Selbst aktiv! Nur zu Prüfzwecken – Eigentum d s Verlags öbv