9. Stellen der Arbeit, die dem Hiermit bestätige ich,

9.
Anhang


13 –

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entnommen
sind, wurden unter Angabe der Quelle kenntlich gemacht.

Wortlaut
oder dem Sinn nach anderen Werken (dazu zählen auch Internetquellen)

anderen
als die angegebenen Hilfsmittel benutzt habe. Die Stellen der Arbeit,
die dem

Hiermit
bestätige ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig verfasst
und keine


12 –
8.
Eigenständigkeitserklärung

Wikipedia:
https://de.wikipedia.org/wiki/Gentechnik (aufgerufen am 26.01.2018)
Uni
Münster: https://www.uni-muenster.de/de/
(aufgerufen am 26.01.2018)
Stempel,
Ulrich E.: DNA
Experimente: Spannende Experimente im eigenen
DNA-Labor.München(FRANZIS
Verlag GmbH),2016

spiegel
online: www.spiegel.de (aufgerufen am 25.01.2018)

Schrauwers,Arno/Poolman;
Bert: Synthetische
Biologie-
Der Mensch als Schöpfer?.Heidelberg(Springer
Spektrum),2013

Renneberg,
Reinhard: Biotechnologie für Einsteiger.Heidelberg(Spektrum
Akademischer Verlag),2012
lecturio:
https://www.lecturio.de/lexikon/genmanipulation
(aufgerufen am 25.01.2018)
7.
Quellen

11 –

Dieser
Vorgang geschieht bei den den sogenannten „Mondscheinkindern”
nicht. „Mondscheinkinder” sind Menschen (meist Kinder) die an
Xeroderma
pigmentosum (auch Mondscheinkrankheit
oder Lichtschrumpfhaut genannt) erkrankt sind. Dies ist eine sehr
seltene Hautkrankheit, die auf einem genetischen Defekt beruht.
Dieser Defekt bewirkt, dass sich die Haut nach Schäden durch
Sonneneinstrahlung nicht mehr regenerieren kann. Die Lebenserwartung
von unbehandelten Patienten ist gering und in der Regel sterben sie
im ersten Lebensjahrzehnt. Wenn UV-Strahlen die Haut des Patienten
treffen bilden sich zuerst Entzündungen, später warzenähnliche
Gebilde. Meist sind diese an den üblicherweise der Sonne
ausgesetzten Hautpartien wie Gesicht, Augen und Arme zu finden. Zu
dem erhöht diese Krankheit das Hautkrebsrisiko der Patienten stark.
Da diese Patienten konsequent von jeglicher UV-Strahlung abgeschirmt
werden müssen, kann es bei den Patienten meist zu einer sozialen
Isolation kommen. Dafür gibt es bereits in Amerika spezielle
Feriencamps für Patienten dieser Krankheit um einer Isolation
entgegenzuwirken.

Zum
Schluss sorgt die Ligase und die Polymerase dafür, dass das neue
Nukleotid mit den benachbarten Nukleotiden verbunden wird und die
Lücke ist wieder verschlossen. Bei den vielen Reparaturen die
stattfinden laufen die Prozesse ständig und gleichzeitig ab. Weitere
Reparaturenzyme sorgen sich um z.B. die richtige Basenpaarung und
ersetzen falsch gepaarte Basen. Andere Enzyme reparieren einen
Doppelstrangbruch, wenn also beide DNA-Stränge gebrochen sind. Dann
gibt es noch den Fall, dass wenn die DNA zu stark geschädigt ist und
sie nicht mehr repariert werden kann. In diesem Fall zerstört sich
die Zelle selbst, dies wird als Apoptose bezeichnet.

Wesentliche
Reparaturhelfer sind spezielle Enzyme, die die Schäden zuerst
detektieren und dann reparieren. Natürlich ist auch in der DNA
abgespeichert wie so ein Reparaturprogramm auszusehen hat. Bei
Programmfehlern kann es daher zu nicht beabsichtigten Mutationen
kommen, von den Wissenschaftler ständig neue finden. Bei diesem
Prozess arbeiten im Wesentlichen vier Enzyme zusammen, um einen
Schaden zu reparieren. Zuerst detektiert das Enzym Glykosylase eine
defekte Base und entfernt diese. Als nächstes kommt das Enzym
Endonuklease zum Einsatz, welches die durch das Entfernen entstandene
Basenlücke erkennt und den Rest des Nukleotids herausschneidet.
Danach folgt das Enzym Polymerase, welches das korrekte Nukleotid
wieder einbaut.

Im
Bereich von Nanosekunden findet in den Zellen ein reges Tun statt.
Die Zellen teilen sich, DNA wird redupliziert und es finden
Reparaturprozesse in der DNA statt. Wissenschaftler gehen davon aus,
dass bis zu eine Million Mal am Tag die DNA, welche durch äußere
Einflüsse und auch durch interne Systemfehler nicht korrekt
dupliziert oder geschädigt wurde und durch ein komplexes System von
Enzymen repariert wird. Bei den äußeren Schadensquellen stehen ganz
vorne die Umwelteinflüsse, wie z.B. Röntgen- und magnetische
Strahlungen, UV-Strahlung, toxische Metallverbindungen, schädliche
chemische Stoffe und viele andere. Interne Probleme entstehen durch
mangelhaftes Kopieren und dadurch,dass beim Prozess des Verteilens
der Chromosomen Fehler aufgetreten sind.

6.
DNA Reparatur


10 –

Diese
Pflanzen könnten dann auch unempfindlicher im Bezug auf Schädlinge
sein und weitere Resistenzgene für die Erweiterung der Anbaugebiete
entwickeln (gegebenenfalls
Fadenwürmer resistente Zuckerrüben oder Kartoffelkäfer resistente
Kartoffeln). Dazu komme, dass
genmanipulierte Organismen im Laufe der Evolution ihre
genmanipulierten Merkmale verlieren, wenn man sie aussetzen würde.
So würde die Chance auf unkontrollierte Auswirkungen mit der Zeit
sinken. Man auch daran arbeiten spezielle Pflanzen zu züchten die
für Allergiker und Diabetiker genießbar sind. Oder an
umweltfreundlicheren und energiesparenderen Produktionsverfahren oder
Abfallverwertung arbeiten um die Umwelt zu verbessern, wie z.B die
Beseitigung von Ölverschmutzung durch Erdöl fressende Bakterien.
„Ich
sage voraus, dass die Domestizierung der Biotechnologie unser
künftiges Leben in den nächsten 50 Jahren mindestens so dominieren
wird, wie die Domestizierung der Computer unser Leben in den letzten
50 Jahren dominiert hat.” meinte Freeman Dyson in Bezug auf die
Gentechnik im Jahre 2007, denn die Genmanipulation bringt auch
Vorteile mit sich. So kann die Entschlüsselung der Gene mehr
Möglichkeiten zur Impfstoffherrstellung bieten oder Erbkrankheiten
wie Diabetes, PKU können gentechnisch gemindert/geheilt werden. So
könnten aber auch Organe, in einem fremdem oder im eigenen Körper,
gezüchtet werden, wie z.B. eine neue Niere oder neue Gelenke. Die
Genmanipulation trägt auch im Bereich der Ernährung dazu bei neue
fortschrittlichere Pflanzen zu erhalten die gezielt manipuliert
werden können um für größere oder gehaltvollere Erträge zu
sorgen.

5.4
Vorteile


9 –

Tierschützer
machen bereits darauf aufmerksam und in Deutschland sind Tierversuche
bereits schon verboten, jedoch halten sich nicht alle an dieses
Gesetz. Dazu kommt aber auch ,dass die Gentechnik von Kirchen und
sämtliche Organisationen für unmoralisch gesehen wird. Vor allem
Die Kirche ist davon überzeugt ,dass der Mensch nicht das Recht
hätte sich über die Gesetze der Schöpfung hinwegzusetzen. Er hätte
also nicht das Recht den natürlichen Zeugungszyklus bzw. den
Menschen zu verändern. Jedoch befürworten die meisten die
Bekämpfung von Krankheiten mit Hilfe der Gentechnik, doch auch hier
stellen sich wieder einige dagegen wie z.B.die Kirche und einige
Biologen. Es gibt zurzeit einfach noch zu wenige Erkenntnisse über
die Auswirkungen und Langzeit- und Spätfolgen der Genmanipulation.

Wie
bei anderen neuartigen Technologien muss man sich auch bei der
Genmanipulation fragen, welche Auswirkungen das auf Umwelt oder
Mensch hätte. Denn auch bei der Genmanipulation lassen sich viele
Risiken finden die vorher berücksichtigt werden sollten, da diese
dann meist nicht mehr nicht rückgängig machen lassen und es zu
Schäden kommt. So könnte es bei den Embryonen zu Missbildungen und
Fehlgeburten kommen. Jedoch können die Schäden auch erst nach der
Geburt auftreten wie z.B. Körpergewichtsprobleme oder eine kürzere
Lebensdauer. Ein weiterer Punkt wären die Versuche, denn keine
Genmanipulation kann ohne weiteres funktionieren wenn nicht vorher
getestet wurde., bevor man sie am Menschen testet. Diese
Versuchstiere werden sowohl ihrer Freiheit und manchmal auch ihres
Lebens beraubt.

5.
3 Risiken

Dazu
gehörige Beispiele der Genetischen Manipulation wären, die
Entwicklung von Impfstoffen und neuen Behandlungsmöglichkeiten von
Krankheiten, sowie die Entwicklung diagnostischer Verfahren bei
Erbkrankheiten. Oder auch die Herstellung neuer Nahrungs-
Futtermittel sowie Ertragsverbesserung bei bekannten Nutzpflanzen
oder auch die Entwicklung neuer energiesparender und
umweltfreundlicher Produktionsverfahren sowie Abfallverwertung (z.B.
die Beseitigung von Ölverschmutzung durch Erdöl fressende
Bakterien).

5.2 Beispiele


8 –

Zur
Genmanipulation gehören die Analyse, Isolierung und Veränderung von
Genen sowie der Einbau veränderter Gene in eine andere Zelle, die
sogenannte Wirtszelle. Da genetische Veränderungen wesentliche
Ursachen für viele Stoffwechselerkrankungen, Defekte des
Immunsystems,
Krebs
und rheumatische Erkrankungen sind, werden in die Gentherapie, die
medizinische Anwendung der Gentechnologie, hohe Erwartungen gesetzt.
Neben den wissenschaftlichen Erfolgen werden jedoch auch die ethische
und juristische Risiken der Gentechnologie diskutiert. Dabei geht es
vor allem um die genetische Manipulation seelischer und geistiger
Eigenschaften des Menschen, die verbrecherisch ausgenutzt werden
könnte.

Mit der
Aufklärung der chemischen Struktur der DNS ergab sich für die
Forschung die Möglichkeit, die für die Produktion und Vererbung
neuer Zellen verantwortliche Erbsubstanz zu isolieren und planmäßig
zu verändern. 1977 gelang es, die Information, die die
Bauchspeicheldrüse veranlasst, Insulin zu produzieren, auf bestimmte
Mikroorganismen zu übertragen. In vielen Laboratorien produzieren
seither genetisch veränderte Kolibakterien Interferon, Insulin,
Wachstumshormone, gerinnungshemmende Enzyme und Impfstoffe. Ende 2000
waren in Deutschland bereits rund 70 gentechnisch hergestellte
Medikamente auf dem Markt.

Die
Gentechnologie beschäftigt sich mit der gezielten Veränderung der
Erbanlagen einfacher Lebewesen. Diese sollen dadurch neue, vererbbare
Eigenschaften erhalten, die sich der Mensch zu Nutzen macht. Die
Träger vererbbarer Anlagen – also der Merkmale wie Augen- und
Haarfarbe, Körpergröße usw. – sind die Gene, bestimmte Abschnitte
der Desoxyribonukleinsäure (DNS) im Zellkern. Diese Gene stellen die
»genetische Information« dar, das heißt sie sorgen für die
Weitergabe der verschiedenen Erbeigenschaften an die Nachkommen.
Während der chemische Aufbau der DNS bei allen Lebewesen von den
Bakterien bis zum Menschen im Wesentlichen der gleiche ist,
unterscheiden sich die einzelnen Lebewesen erheblich durch Zahl, Art
und Anordnung der Gene. Einfache Bakterienzellen besitzen auf ihrem
DNS-Faden bis zu 5000 Gene, wohingegen die menschliche DNS aus mehr
als 50000 Genen mit etwa 6 Milliarden Molekülbausteinen besteht.

Grünen
Gentechnik – Agrogentechnik
– Anwendung bei Pflanzen

Roten
Gentechnik – Anwendung in der Medizin und Pharmazeutik

Weiße
Gentechnik – Anwendung in der Industrie

Blaue
Gentechnik – Anwendungen auf Lebewesen des Meeres, insbesondere
Tiefseebakterien

Man
unterscheidet bei der Gentechnik grob zwischen der :

5.1 Was ist das ?

5. Genetische
Manipulation

7 –

Um
das DNA-Material zu vervielfältigen, nimmt man die zu kopierende
Probe, dann Polymerase als Kopierenzym, Nukleotide als Bausteine für
die Kopien und Primer (zwei kurze DNA-Stücke), damit das Enzym
Polymerase weiß, ab wo es mit der Kopierreaktion beginnen soll. Dazu
kommt noch, dass es erforderlich ist, diese Mischung in mehreren
Phasen abwechselnd zu erwärmen und abzukühlen. In Laboren werden
die Kopien mit einem Apparat mit der Bezeichnung „Thermocycler”
hergestellt. In dieser Maschine wird dann das DNA-Gemisch, durch eine
spezielle Software gesteuert, abwechselnd erhitzt und wieder
abgekühlt. Damit das Enzym optimal arbeiten und die DNA-Probe
kopieren kann.
4.
Prinzip der Vervielfältigung

6 –

Zusätzlich
wird UV-Licht gebraucht, um die mit Ethidiumbromid eingefärbte DNA
sichtbar zu machen. UV-Licht kann aber auch unerwünschte
Veränderungen in der DNA verursachen oder Haut- bzw. Augenschäden
beim Anwender hervorrufen. Die Färbelösung sollte danach von der
DNA durch Aufwickeln mit dem Glasstab oder durch Zentrifugieren
abgetrennt werden. Anschließend kann man die DNA mit eiskaltem
reinen Ethanol abwaschen.
Die
mit nur einfachen Methoden gewonnene DNA ist in der Regel meist noch
stark verunreinigt. Dadurch kann diese DNA z.B. nur ungenügend mit
Elektrophoreseapparaturen nachgewiesen oder weiterverwendet werden.
Was dem einfachen Nachweis entgegenkommt ist, dass DNA die
Eigenschaft hat, an Glas zu absorbieren. Dies zeigt sich, wenn der
sichtbare Fadenknäuel auf einem Glasstab aufgewickelt wird. Des
Weiterem ist es möglich, DNA mit einer größeren Zahl von Stoffen
einzufärben. Üblicherweise wird hierzu Ethidiumbromid verwendet,
das in der Anwendung aber giftig ist.
3.
Identifikation von DNA


5 –

Ein
Beispiel für den Beginn eines Genabschnitts wäre : CACGAATGCTA.

Ein Gen ist für die Zellen sozusagen
ein bestimmter Code, den sie entschlüsseln. Dadurch gewinnen sie
Informationen, die sie vorrangig für den Aufbau von Proteinen
brauchen.
Der
Begriff „Gen” beschreibt den Abschnitt des DNA-Materials, der
eine Konstruktionsinformation, die auch als Erbanlage bezeichnet
wird, weitergibt. Das Gen kann z.B. Merkmale oder spezielle
körperliche Eigenschaften, wie Augenfarbe, Haarfarbe, Körpergröße
etc., an die nächste Generation zur Ausführung im Stoffkörper
weitergeben. Definiert wird so ein spezielles Gen durch
Anfangsbuchstaben der Basen A,T,G,C ( A = Adenin, T = Thymin, G =
Guanin, C = Cytosin ). Diese enthalten in Dreierkombinationen (=
Basentripletts) den genetischen Code für die Aminosäuresequenzen
der Eiweißmoleküle (Proteine).

2.2 Gene
Der
DNA-Doppelstrang eines Menschen ist insgesamt ca. 100 Zentimeter lang
und es gibt 46 Chromosomen, die sich in zwei Paare zu jeweils 23
Chromosomen aufteilen. Ein Chromosom, das mit einem weiteren
Chromosom in den Genen und in der Ausformung übereinstimmt, wird als
homologes Chromosom bezeichnet. Jede diploide Zelle hat einen Satz
homologer Chromosomen, das heißt jeweils ein Chromosom der Mutter
und eines des Vaters bildet ein Paar. Das letzte Chromosomenpaar mit
der Nummer 23 ist kein homologes Chromosom und die Paarteile sind
unterschiedlich ausgebildet – bei dem Mann als XY- und bei der Frau
als XX-Chromosom.
Das
Chromosom war lange vor der Entdeckung der DNA bekannt, da es, in
bestimmten Phasen der Zellteilung, sichtbar gemacht werden konnte.
Aus dieser Eigenschaft heraus entstand der Name Chromosom, der so
viel bedeutet wie „färbbarer Zellbaustein”. Jedes Chromosom ist
meist ein längliches Gebilde im Zellkern aller Lebewesen, dass aus
einem vollständigen Genfaden besteht. Die Substanz dieser Genfäden
ist der komplette Lebensplan bzw. Das komplette DNA-Material. Je nach
Art von Lebewesen gibt es eine unterschiedliche Anzahl von
Chromosomen Anordnungen.

2.1
Chromosomen


4 –

Auch übertragen
werden können. Bis dahin war angenommen worden, das Proteine der
Träger der Erbinformationen seien. Das erste mal kamen Menschen mit
der DNA in Berührung als der Schweizer Arzt Friedrich Miescher aus
den Zellkernen der Lymphozyten einen Extrakt isolierte, den er als
Nuklein bezeichnete und dessen Aufbau und Funktionen zunächst
ungeklärt blieben. 1889 isolierte der Deutsche Richard Altmann aus
dem vom Miescher entdeckten Nuklein die basischen Proteine und und
die Nukleinsäure, die er als Bestandteile des Nukleins
identifizierte. Über deren Aufbau und Funktionen konnte doch zuerst
nur spekuliert werden.

Die Entdeckung der
DNA geht im Wesentlichen auf den amerikanischen Mediziner und
Biochemiker Oswald Theodore Avery, der von 1877 bis 1955 lebte,
zurück. Avery machte in den 1940er Jahren zusammen mit seinen
Mitarbeitern die Entdeckung, dass die Erbsubstanz von Pneumokokken (
Bakterien ) durch Zugabe von fremder DNA verändert werden kann.Damit
gab es einen ersten schlüssigen Anhaltspunkt und Beweis, dass die
DNA-Moleküle, die genetische Informationen enthalten müssen.
Bei
DNA handelt es sich um winzig kleine Biomoleküle, die als Träger
der Erbinformation gesehen werden und sich fast überall finden
lassen. Im innersten Kern der Zellen befindet sich ein kompletter
Plan wie ein Lebewesen auszusehen hat und wie es funktionieren
soll.Um den Plan lesen zu können, benötigt man das Wissen über die
Codes die im Wesentlichen durch die Bausteine Adenin, Guanin, Cytosin
und Thymin dort verankert sind.
2.
Entdeckung und Bedeutung von DNA


3 –

Und
auf diese Thematik möchte ich mich hiermit beziehen.
Meine
Informationen, die in diese Facharbeit eingeflossen sind , habe ich
aus dem Internet und aus Büchern über Genetik und die Erforschung
der DNA.
Meine
Facharbeit ist Kapitel gegliedert in denen ich in Sätzen dieses
Thema erkläre und die allgemeine Wichtigkeit dieses Themengebiets
darlegen möchte.
Dieses
umfangreiche Fachgebiet ist in den Bereich Biologie und Genetik
einzuordnen.

Welche
Vor- und Nachteile bringt das Klonen ? usw.
Welchen
technologischen Fortschritt bringt sie ?
Wie
setzt sie sich zusammen ?
Fragen
die ich hiermit beantworten werde wären, z. B.

Ich
habe dieses Thema gewählt, da ich mich schon früher für die
Genetik und Erbinformation interessiert habe. So habe ich die
Möglichkeit mich mit dieser Thematik weiter auseinander zu setzen
und Informationen zu meinem Wissen hinzu zu fügen.
DNA
ist die Bezeichnung für das Erbmaterial, das man in in allen
Lebewesen und wenigen Virentypen finden kann. Im Innersten jeder
Zelle befindet sich ein kompletter Plan, der aufzeigt wie ein
Lebewesen auszusehen und zu funktionieren hat.
Doch
was ist DNA überhaupt ?

DNA
wird in der heutigen Zeit ein immer interessanteres Thema, da der
Fortschritt im Klonen immer weiter voran schreitet.