Grundlagen der Gentechnik

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Definitionen[Bearbeiten]

Zu aller erst sollten mal die Begrifflichkeiten geklärt werden.

  • Gen = Abschnitt auf einem Chromosom, der eine definierte Information codiert.
  • Genom = Gesamte genetische Information einer Zelle.
  • Gentechnik = Methoden und Verfahren zur Isolierung, Erforschung, Veränderung und Übertragung von DNA. Sowie alle Techniken und Verfahren zur Analyse und/oder Veränderung von Genen und genetischen Informationen.
  • Grüne Gentechnik = Veränderung von Nutzpflanzen.
  • Weiße Gentechnik = Nutzung von gentechnisch veränderten MOs zur Produktion industriell genutzter Verbindungen (Enzyme, Vitamine)
  • Rote Gentechnik = Anwendung in der Medizin. Es handelt sich um diagnostische und therapeutische Methoden.
  • GVO = gentechnisch veränderte Organismen. Gentechnisch verändet heißt hier soviel wie so verändert wie es natürlich (durch Zucht oder natürliche Rekombination) nicht auftreten würde.
  • Genetisch veränderte Lebensmittel = enthalten gentechnisch veränderte Mikroorganismen, bestehen aus ihnen, wurden aus GVO hergestellt oder enthalten aus GVO hergestellt Zutaten.
  • transgen = gentechnisch verändert.
  • Transformation = Vorgang des Einbringens fremder DNA in das Erbgut eines Organismus.

Recchtsgrundlagen[Bearbeiten]

  • RL 2001/18/EG Schwerpunkt: Umweltverträglichkeitsprüfung
  • VO (EG) 1829/2003 über genetisch veränderte Lebensmittel und Futtermittel. Schwerpunt: Gesundheitliche Unbedenklichkeit für Mensch und Tier
  • VO (EG) 1830/2003 über Rückverfolgbarkeit und Kennzeichnung von genetisch veränderten Organismen
  • VO (EG) 641/2004 mit Durchführungsbestimmungen zur Verordnung zur VO(EG) 1829/2003
  • VO (EG) 65/2004 über ein System zur Entwicklung und Zuweisung spezifischer Erkennungsmarker für GVO

Kennzeichnung[Bearbeiten]

Was wird wie gekennzeichnet?

Lebensmittel, Zutaten und Zusatzstoffe:

  • wenn sie ein gentechnisch veränderter Organismus sind oder daraus bestehen (gv-Sojabohnen, -Kartoffeln oder -Mais)
  • wenn sie GVO enthalten (Joghurt mit gv-MO)
  • wenn sie aus GVO hergestellt sind (Zucker aus gv-Zuckerrüben)

Überrachung: Diese Kennzeichnung gilt auch für Lebensmittel in den die GVO nicht mehr nachweisbar sind.

genetisch verändert

oder

aus genetisch verändertem ...

sind die geforderten Attribute.

Was braucht nicht gekennzeichnet zu werden?

  • LM und Zutaten, die mithilfe von gv-Organismen erzeugt werden (Fleisch, Milch, Eier etc)
  • Zusatzstoffe, die mithilfe von GVO hergestellt werden (Riboflavin)
  • Enzyme oder andere technische Hilfsmittel (Chymosin)
  • LM die GVO in Spuren enthalten (bis zu 0,9%) aber der GVO muss in der EU registriert und zugelassen sein.

Man merk sofort wie schwammig diese Kennzeichung ist und daher kommt es häufig zu Verwirrung. Hier mal einige praktische Beispiele:

  • ACE-Drink: Vitamin A und C aus gv-MO (keine Kennzeichnung)
  • Backmischungen: Stärke aus gv-Mais (Kennzeichnung), Mehl, Lecithin und Proteine aus gv-Soja (Kennzeichung) Enzyme aus gv-MO (keine Kennzeichnung)
  • Backpulver: Stärke aus gv-Mais (Kennzeichnung); Citronensäure (Hilfsstoff) aus gv-MO (keine Kennzeichnung)
  • Butter: Fütterung der Kühe mit gv-Mais (keine Kennzeichnung), beta-Carotin aus gv-MO (keine Kennzeichnung)
  • Cola: Glucosesirup aus gv-Mais (Zutat) (Kennzeichnung); Enzyme zur Herstellung des Glucosesirups (Hilfmittel) (keine Kennzeichnung)

und so weiter und so weiter... Ach ja der Honig ist auch noch erwähnenswert:

  • Zutaten: Pollen aus gv-Trachtpflanzen (keine Kennzeichnung) Pollen aus gv-Pflanzen werden als zufällige Beimischung betrachtet. Man kann den Bienen schließlich nicht vorschreiben welche Pflanzen sie melken. Honig enthält außerdem nur 0,1 - 0,5 % Pollen, dies liegt unterhalb der Kennzeichnungsgrenze.

Was heißt "ohne Gentechnik"?
Dieses Label wird in letzter Zeit immer häufiger auf Lebensmittel gesichtet. Es wurde am 10.08.2009 eingeführt. Das Label ist für Produkte vorgesehen die garaniert ohne jede Spur von Gentechnik sind. Es soll die Lücke in der Kennzeichnungspflicht schließen. So gekennzeichnete LM dürfen keine GVO enthalten oder aus GVO produziert werden. Es dürfen generell keine GVO nachweisbar sein. Aber auch dieses Siegel hat seine Lücken. Hier eingige Details zu tierischen LM die "ohne Gentechnik" sind:

  • Fleischliefernde Schweine dürfen bis max. 4 Monate vor der Schlachtung mit gv-Futter gefüttert werden. Man geht davon aus, dass alle Rückstände innerhalb der 4monatigen Karrenzzeit abgebaut werden. Milchlieferende Kühe haben eine Karrenzzeit von 3 Monaten. Bei Hühner liegt sie bei 6 Wochen. Es muss weniger als 0,9% GVO in Futtermitteln enthalten sein. Aber mit gv-MO hergestellte Futterzusatzstoffe wie Aminosäuren, Enzyme oder Vitamine sind erlaubt.

Irgendwie finde ich das traurig...

Zulassung[Bearbeiten]

Es werden viele Anforderungen an gentechnisch veränderte Organismen gestellt:

  • Sicherheit ist ein wichtiger Punkt
  • Kennzeichnung
  • Koexistenz: Die Erzeugung und Verarbeitung von Lebensmitteln ohne Gentechnik muss gewährleistet bleiben. Eine unkontrollierte Mischung muss auf jeden Fall vermieden werden. Dies ist auch ein Grund für die kurze Verwendungsdauer von Monsanto-Saatgut. Die Vorwürfe werden laut, dass durch dieses nur einmalig verwendbares Saatgut, die Bauern in eine Abhängigkeit getrieben. Da die gv-Pflanzen steril sind können die Bauern keine neue Samen fürs nächste Jahr ziehen. Sie müssen also jedes Jahr erneut Saatgut kaufen.
  • Rückverfolgbarkeit

Eine Zulassung kann nur erteilt werden, wenn die Produkte keine nachteilige Auswirkungen auf Mensch, Tier und Umwelt haben. Wenn der Verbraucher nicht irregeführt werden und die Produkte nicht so stark verändert wurden, dass es zu einer unbewussten Fehlernährung kommt. Für die Futtermittel gilt ähnliches: Sie dürfen die Tiere die der Fleischproduktion dienen nicht so verändern, dass sie dem Menschen schädlich werden können.

Lebenmittel müssen folgende Prüfungen bestanden haben: Umweltverträglichkeitsprüfung (bei gv-Pflanzen die in der freien Natur angebaut werden).
Unbedenklichkeitsstudien bei gv-Lebensmitteln
Plan zur Kontrolle und Überprüfung der Umweltauswirkungen (wieder gv-Pflanzen im freien Feld).
Erkennungsmarket die der RÜckverfolgbarkeit dienen.
Bereitstellung von Referenzmaterial und Nachweismethoden.

Welche Pflanzen zugelassen oder abgelehnt werden kann auf den Seiten der EFSA nachvollzogen werden.

Mechanismen[Bearbeiten]

In der Gentechnik werden folgende Mechanismen ausgenutzt: Replikation, Transkription und Translation. Natürlich spielt auch die Struktur der DNA eine wichtige Rolle.

Struktur der DNA[Bearbeiten]

Replikation[Bearbeiten]

Genexpression[Bearbeiten]

Transkription und Translation bilden zusammen die Genexpression. Ein vorgegebenes DNA-Fragment wird umgesetzt. Das Protein ist das Genprodukt.

Transkription[Bearbeiten]

Bei der Transkription wird der DNA-Doppelstrang in einen m-RNA-Einzelstrang überführt. Dieser Vorgang folgt gewissen Regeln:
Der Strang wird vom 3' zum 5'-Ende abgelesen. Die RNA wird also dementsprechend in 5'-3'-Richtung synthetisiert.
Thymin wird im Einzelstrang durch URacil ersetzt. Die RNA-Polymerase benötigt keinen Primer um mit der Synthese zu beginnen.

Translation[Bearbeiten]

Die Translation ist die Übersetzung des gebildeten Einzelstranges in das damit codierte Protein. Der Einzelstrang codiert die Aminosäuresequenz des Proteins. Es sind viele Komponenten an der Translation beteiligt.

  • mRNA (Informationsüberträger)
  • t-RNA (Dechiffrierung und Transport der Aminosäuren)
  • Ribosomen
  • Aminosäuren
  • Energieträger (ATP der GTP)
  • Translationsfaktoren

Auch hier gibt es einige Regeln zu beachten:

  • Proteinsynthese von Amino- nach Carboxylende
  • Ablesen der m-RNA 5' in 3' Richtung.
  • mehrere Ribosomen übersetzen gleichzeitig ein RNA-Molekül
  • Es kommt zur Modifikation der Proteine nach der Synthese

Genetischer Code[Bearbeiten]

Der genetische Code ist ein Schlüssel zur Basensequenz der DNA. Immer 3 Basen stehen für eine Aminosäure. Die tRNA hat 2 spezifische Bereiche:
1) Das Anticodon bestehend aus 3 komplementären Basen, und
2) der 'Akzeptor, das 3'-OH-Ende der tRNA. Dies ist eine spezifische Bingungsstelle für die über die 3 Basen codierte Aminosäure.
Der genetische Code ist degeneriert, d.h. mehr als eine 3er Kombination steht für jeweils 1 Aminosäure. Alle Lebensformen nutzen mehr oder weniger den gleichen genetischen Code. Aber die Codierung ist nicht übertragbar. Das heißt die Basenkombination AGC muss in Pflanzen nicht für die gleiche Aminosäure stehen wie in Tieren. Ausnahmen sind Mitochondrien und Chloroplasten.
Der genetische Code ist nicht überlappend. Die nucleotide eines Tripletts gehören nur zu diesem.
AUG ist das universelle Startcodon. Die Tripletts UAA, UAG und UGA zeigen das Ende der Translation an. Sog. Stopcodons.
Welche Kombination welche Aminosäure codiert kann man der sog. Codesonne entnehmen.

Praktische Aspekte[Bearbeiten]

Man benötigt spezifische Enzyme für die Manipulation von DNA. Wichtige Aspekte der Gentechnik sind die DNA-Sequenzierung, die PCR und das Southern Blotting.

Enzyme[Bearbeiten]

Polymerasen
Synthese neuer Polynukleotide. Diese sind komplementär zu bestehenden DNA/RNA-Fragmenten.

Ligase
verbinden die entstandenen DNA-Fragmente miteinander. Sie stellen Phosphodiesterbindungen zwischen den Nukleotiden her.

Nukleasen
Abbau der DNA-Moleküle. Spaltung der oben erwähnten Phosphodiesterbindungen. Eine besondere Stellung in der DNA-Rekombinationstechnik stellen die Restriktionsendonukleasen dar. Dies sind spezifische DNA-Scheren, die Bakterien entstammen. Diese können gezielt artfremde DNA herausschneiden, d.h. eine Restriktion durchführen. Tierische DNA kann restriktiv verdaut werden. Hierbei entsteht ein spezifisches Muster an Bruchstücken. die Endonukleasen können entweder versetzt oder glatt spalten. Die versetzen Enden werden als sticky ends bezeichnet. Glatte Enden werden auch blunt ends genannt.

Name des Enzyms Organismus Erkennungssequenz 3' Ende
Eco R1 E.coli G AATTC klebrig
Taq I Thermus aquaticus T CGA klebrig
Alu I Anthrobacter luteus AG CT glatt
Pvu II Proteus vulgaris CAG CTG glatt

DNA-Sequenzierung[Bearbeiten]

PCR[Bearbeiten]

Southern Blotting[Bearbeiten]