Name: Lisa Hohmann, 2020-01
Biotechnik stellt die technische Nutzung von Lebewesen oder deren Inhaltsstoffen dar. Ebenso behandelt sie die Katalyse von Reaktionen, um gewünschte Produkte entstehen lassen zu können. Das Herstellen, Umwandeln oder Abbauen dieser Produkte geschieht mit Hilfe von Lebewesen, deren Inhaltsstoffen oder Mikroorganismen.
Diese Produktionsansätze werden mit definierten Stämmen von Mikroorganismen beimpft oder es werden deren Inhaltsstoffe eingesetzt wie zum Beispielisolierte Enzyme. Somit wird eine gentechnische Veränderung von Bakterienstämmen vorgenommen.
Die Gentechnik ist ein Teilgebiet der Biotechnik. In der Gentechnik wird DNA isoliert, rekombiniert und auf einen anderen Organismus übertragen. Die hinzugefügte DNA muss durch Gentechnik so verändert werden, dass sie in den transgenen Lebewesen exprimiert werden kann.
Dadurch ist es heutzutage sogar möglich, geklonte menschliche Zellen oder "Designerbabys" herzustellen.
Mithilfe von Gentechnik besteht jedoch auch die Möglichkeit, Antikörper gegen beispielsweise Krebszellen zu entwickeln. Diese lenken die Immunabwehr des Körpers auf die Tumorzellen und sollen so helfen, den Krebs im Körper zu besiegen.
Das Vorgehen wird generell in 4 Hauptphasen geteilt:
Grafik: Plasimideinbau - Rekombination bei Bakterien (klicken zum Vergrößern)
1. Isolation von DNA: Restriktionsenzyme schneiden ein bestimmtes Gen oder ein bakterielles Plasmid aus der DNA, welches als Vektor dient. Jedes Enzym setzt an einer bestimmten Erkennungssequenz an. Durch das ungerade Schneiden bleibt immer ein Stück der DNA vom Einzelstrang überstehen.
2. Rekombination: Die Sticky Ends der geschnittenen DNA werden mit den Enden des geschnittenen Plasmids verbunden.
3. Gentransfer: Die Vektoren schleusen das Fremdgen in das Bakterium ein. Dadurch können Bakterienkulturen mit dem Plasmid und somit auch mit dem Fremdgen entstehen. Dieses einschleusen wird als Transformation bezeichnet.
4. Selektion und Vermehrung: Für den weiteren Verlauf ist es wichtig, heraus zu finden, welche Bakterienzellen die veränderten Plasmide aufgenommen haben. Diese gentechnisch veränderten Zellen werden dann in einer Nährflüssigkeit vermehrt.
Die Gentechnik kommt in verschiedenen Bereichen zum Einsatz und wird dementsprechend in drei großen Teilbereichen beschrieben:
Rote Gentechnik (DNA-Diagnostik und Gentherapie)
-> Herstellung von Arzneimitteln, Medikamenten und Impfstoffen
-> Entwicklung von effektiveren Zielstrukturen für die Pharmaindustrie
-> Medizin (u.a frühzeitige Erkennung von Krankheiten und Gendefekten)
Grüne Gentechnik (Agrogentechnik)
-> Landwirtschaft (insektenresistent; transgen herbizidresistent)
-> Züchtung ertragsreicher und hochwertiger Nahrungs- und Nutzpflanzen
Weiße Gentechnik
-> Lebensmittelindustrie
-> Herstellung bestimmter Chemikalien
Während die rote Gentechnik in der heutigen Gesellschaft oft akzeptiert wird, werden sowohl die grüne als auch die weiße Gentechnik überwiegend abgelehnt. Gerade in den Industrieländern steht man der grünen Gentechnik kritisch gegenüber, obwohl diese ein wichtiger Bestandteil bei der Bekämpfung des weltweiten Hungers ist.
Das Verfahren zur enzymatischen oder mikrobiellen Umwandlung von Stoffen nennt man Biotransformation. Dieser Vorgang wird in sogenannten Fermentern durchgeführt. Dies sind sterile Behälter, die es in unterschiedlichsten Größen gibt. In diesen Behältern werden die zum Wachstum der Kulturen benötigten Bedingungen gesteuert. Zu den Bedingungen gehören u.a. der pH-Wert, der Nähr- oder Sauerstoffgehalt.
Die Biotransformation läuft in unterschiedlichen Phasen ab:
Grafik: Wachstumskurve von Bakterien bei optimalen Bedingungen (Wärme und Wasser vorhanden)
1. Anlaufphase: Hier erfolgt die Zugabe der Bakterien in das Nährmedium. Die Bakterien aktivieren ihren Stoffwechsel, zur Zellteilung kommt es jedoch nicht. Im weiteren Verlauf erfolgt dann die Zellteilung. Die Zahl der Bakterien steigt exponentiell, die Teilungsrate ist konstant.
Wenn die benötigten Bedingungen nicht beibehalten werden und die bestehende Kultur nicht weiter "gefüttert" wird, erfolgt der Übergang zur stationären Phase.
2. stationäre Phase: Hier sind die Bedingungen für das Wachstum der Kultur nicht optimal, da u.a. die Nährstoffe nicht ausreichend vorhanden sind. Die Zellzahl bleibt somit konstant.
3. Hungerphase: Durch die Verknappung der Nährstoffe beginnen die Mikroorganismen zu hungern und es kommt zur Ausscheidung sekundärer Stoffwechselprodukte (z.B. Antibiotika). In diesem Fall versucht man, diese Phase möglichst lange zu halten.
4. Absterbephase: Jede Kultur kann nach einiger Zeit in die Absterbephase übergehen.
Ethische Aspekte der Gentechnik
Trotz der vielen Chancen, die die Gentechnik heutzutage mit sich bringt, gibt es viele Menschen, welche die Gentechnik ablehnen. Für sie ist es ein nicht vertretbarer Eingriff in die Natürlichkeit. In der Religion wird die Natur und somit auch der Mensch als Schöpfung Gottes definiert. Für viele Gläubige ist deshalb eine Veränderung oder Kopierung des Menschen moralisch und ethisch nicht akzeptabel. Des weiteren würde der Mensch beim Klonen seine Individualität verlieren.
Weiterhin sind viele Gegner der Gentechnik davon überzeugt, dass die Würde des Menschen verletzt würde, wenn ein Eingriff in seine DNA vorgenommen wird.
Obwohl durch die Verfahren der Gentechnik auch Krankheiten geheilt werden können, besteht die Gefahr, dass die Techniken missbraucht werden könnten. Durch diesen Missbrauch können sowohl den Menschen als auch der Natur Schaden zugefügt werden. Für viele ein weiterer Aspekt, um Gentechnik im Allgemeinen zu verbieten.
Die Diskussionen über ein Verbot der Gentechnik und in wie weit eine Genmanipulation vertretbar ist, bestehen schon seit vielen Jahren und werden auch in Zukunft immer ein Thema sein.