Prinzip der Klonierung
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Die Abbildung zeigt eine Zelle mit ihrem Zellkern.
Der Zelle wird genetisches Material entnommen,
das mit einer molekularen „Schere“, einem
Restriktionsenzym, in kurze Abschnitte zerlegt
wird.
Ziel des genetischen Klonierungsexperiments ist die Isolierung eines Gens aus einem Organismus (Mensch/Tier/Pflanze) und dessen Vermehrung in einem anderen, wie z.B. einem Bakterium. Zunächst wird dem Spenderorganismus genomische DNA entnommen und mit Hilfe der "molekularen Schere" in Fragmente zerlegt.
Die Abbildung zeigt neben der Spenderzelle mit
dem bereits zerkleinerten genetischen Material
eine Bakterienzelle, aus der ein Plasmid
gewonnen und mit einem Restriktionsenzym aufgeschnitten wird.
Parallel dazu werden aus E. coli-Bakterien Plasmide isoliert, die als Vektoren verwendet werden. Diese werden ebenfalls mit dem Restriktionsenzym an einer Stelle geöffnet. In die entstandene Lücke wird die DNA aus dem Spenderorganismus "eingeklebt". Als "molekularen Klebstoff", der Plasmid und Fremd-DNA miteinander verknüpft, nimmt man ein Enzym (DNA- Ligase), das in allen Lebewesen vorkommt.
Die Abbildung zeigt den Einbau eines DNA-
Abschnitts der Spenderzelle in ein Plasmid und
dessen Übertragung auf Bakterienzellen.
Das so entstandene rekombinante Plasmid wird anschließend in E.coli-Bakterien als Empfängerzellen eingeschleust. Da nur ein Bruchteil der Bakterien ein rekombinantes Plasmid aufnimmt, muss ein Selektionschritt angeschlossen werden. Hierbei verwendet man häufig eine Antibiotikaresistenz , die auf dem Plasmid lokalisiert ist (Amp ).
In der Abbildung ist schematisch die
Vermehrung von Bakterien, auf die das Gen
erfolgreich übertragen wurde, dargestellt.
Unter dem Einfluss des Antibiotikums können sich nur noch die "geimpften" Bakterien vermehren. Die von dem rekombinanten Bakterium abstammenden Bakterien sind genetisch identisch und werden als Klon bezeichnet.
Besitzt der verwendete Vektor die entsprechenden Regulationssequenzen für die Übersetzung des Gens, stellen die Klone das entsprechende Protein her. Die gentechnische Veränderung führt so zu einer Umprogrammierung des bakteriellen Stoffwechsels. Dieses Prinzip gilt nicht nur für die Klonierung von DNA in Bakterien, sondern gilt universell für alle Zellen. Unterschiede ergeben sich lediglich durch die Verwendung der Vektoren, die den entsprechenden Eigenschaften der Empfängerzelle angepasst sein müssen.
Besitzt der verwendete Vektor die entsprechenden Regulationssequenzen für die Übersetzung des Gens, stellen die Klone das entsprechende Protein her. Die gentechnische Veränderung führt so zu einer Umprogrammierung des bakteriellen Stoffwechsels. Dieses Prinzip gilt nicht nur für die Klonierung von DNA in Bakterien, sondern gilt universell für alle Zellen. Unterschiede ergeben sich lediglich durch die Verwendung der Vektoren, die den entsprechenden Eigenschaften der Empfängerzelle angepasst sein müssen.
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