Gentechnik: Was genau ist das?

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Einführung in die Grundlagen der Biologie

Fast alle Lebewesen auf der Erde sind aufgebaut aus einer Vielzahl von Zellen. Am menschlichen Körper können wir das leicht nachvollziehen: Jedes Haar wächst aus einer Haarwurzelzelle und bei Sonnenbrand lösen sich tote Zellen der obersten Hautschicht. Ein erwachsener Mensch besteht aus 100 Billionen Zellen! Da wir ständig Zellen "verlieren", man denke nur an die Haare in einer Bürste oder die sonnenverbrannte Haut auf der Schulter, werden jede Sekunde rund 50 Millionen neue Zellen gebildet.

In jeder Zelle eines Menschen ist das komplette Erbgut gespeichert, das wir je zur Hälfte von Vater und Mutter erhalten haben. Dieser Bauplan unseres Körpers ist also in allen 100 Billionen Zellen identisch. Wie kann es nun sein, dass die Zellen so unterschiedlich aussehen und verschieden Funktionen haben?

Das Geheimnis liegt im Erbgut, dem Bauplan, selber. Der Bauplan ist aufgebaut wie ein Lexikon, das mehrere Bände umfasst. Der Mensch hat 46 "Bände", man nennt sie Chromosomen. Von den 46 Chromosomen stammen jeweils 23 von der Mutter und vom Vater. Jedes Chromosom kann man sich wie ein Wollknäuel vorstellen, denn es besteht aus einem langen Faden, der stark gedreht und gefaltet ist. Dieser Faden ist die DNA. Die DNA stellt die Buchseiten dar, die geöffnet (entfaltet und entdreht) werden und so einen Blick auf die Wörter und Buchstaben freigeben. Die Natur kennt nur vier Buchstaben, sie heißen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Diese vier Buchstaben nennt man Nukleotide. Die vier Nukleotide sind so klein, dass jedes aus nur etwa 36 Atomen besteht! Wenn die Nukleotide so hintereinander folgen, dass der Körper sie lesen kann, dann nennt man diesen Abschnitt eines Chromosoms Gen. Das Chromosom 7 zum Beispiel besteht aus etwa 158 Millionen Nukleotiden und es wird geschätzt, dass das Chromosom 7 zwischen 1.000 und 1.500 Genen beinhaltet.

Man geht heute davon aus, dass der Mensch insgesamt etwa 30.000 Gene hat. Von diesen 30.000 werden in jeder Zelle nur diejenigen gelesen, die benötigt werden. So kann die Haarwurzelzelle die Gene lesen, die ein Haar wachsen lassen. Und eine Zelle in der Bauspeicheldrüse liest die Gene, die Magensäure produzieren lassen.

Jedes Lebewesen hat seine eigenen Gene und eine für seine Art typische Anzahl Chromosomen. Die kleinsten Einheiten des Erbguts, die Nukleotide Adenin, Cytesin, Guanin und Thymin, sind in nahezu allen Lebwesen identisch. Egal, ob es sich dabei um Mensch oder Maus, Tiere oder Pflanzen handelt. Daher spricht man auch davon, dass der genetische Code "universell gültig" ist.

Einführung in die Grundlagen der Biotechnologie

Biotechnologische Verfahren werden zum Teil schon seit Jahrhunderten eingesetzt, zum Beispiel bei der Herstellung alkoholischer Getränke durch Hefe oder von Käse durch Milchsäurebakterien. Dieser Teil der Biotechnologie nutzt lebende Organismen und deren Stoffwechselprodukte beispielsweise zum Herstellen von Nahrungs- und Arzneimitteln.

Diagnostische Verfahren zur Entschlüsselung, Markierung und Isolierung von Teilen des Erbgutes werden ebenso zu den "biotechnologischen Methoden" gerechnet. Hierzu gehört unter anderem der "genetische Fingerabdruck", der in der Gerichtsmedizin sowie der klassischen Pflanzen- und Tierzüchtung große Bedeutung erlangt hat. Die diagnostische Biotechnologie erzeugt weder eine direkte Neukombinationen noch werden gentechnisch veränderten (gv) Organismen erschaffen.

Einführung in die Grundlagen der Gentechnik

Mit dem Begriff "Gentechnik" werden Verfahren bezeichnet, mit denen Erbgut durch besondere Techniken in Organismen eingebracht und dadurch neu kombiniert werden. Die gentechnische Übertragung der Erbinformation erfolgt entweder direkt (Mikroinjektion, Mikroprojektil-Beschuss) oder über Viren und Bakterien, so genannte Vektoren. Die Gentechnik beschäftigt sich dabei konkret mit Methoden zur Isolierung von Genen und zur Herstellung neu kombinierter DNA. Mit der Entdeckung, dass der genetische Code universell für (fast) alle Lebewesen gilt, eröffnete sich zudem die Möglichkeit, DNA auch über biologische Artgrenzen hinweg zu übertragen.

Als Ziele gentechnischer Anwendungen werden die Verbesserung des Saatgutes oder die einfachere Herstellung von Medikamenten genannt. So konnte zum Beispiel das Gen für das Humaninsulin in Bakterien eingebracht und in industriellem Maßstab produziert werden.

Die Gentechnik lässt sich in die folgenden drei großen Anwendungsbereiche untergliedern:

• Grüne Gentechnik (alternativ: Agro-Gentechnik): Gentechnische Verfahren in der Pflanzenzüchtung sowie die Nutzung gentechnisch veränderter Pflanzen in der Landwirtschaft und im Lebensmittelsektor. Die Grüne Gentechnik hat als neue Züchtungsmethode bereits eine Reihe von gentechnisch veränderten Nutzpflanzen hervorgebracht.
• Gelbe oder rote Gentechnik: Gentechnische Methoden in der Medizin zur Entwicklung von diagnostischen und therapeutischen Verfahren sowie zur Herstellung von Arzneimitteln.
• Die graue oder weiße Gentechnik: Die Nutzung gentechnisch veränderter Mikroorganismen zur Herstellung von Enzymen oder Chemikalien für industrielle Zwecke, in der Mikrobiologie und der Umweltschutztechnik.

Neben der gezielten Veränderung von Erbanlagen ermöglicht die Gentechnik auch eine präzise Analyse des Erbguts. Populäre Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Vaterschaftsnachweise sowie die Identifizierung von Tätern in Strafverfahren ("genetischer Fingerabdruck").