Was ist Gentechnik und was ist Gentechnik? (2023)

Die Frage "Was ist gentechnik„Wahrscheinlich wird es in Zukunft immer wichtiger werden. Der Begriff Gentechnik bezeichnet verschiedene Verfahren zur künstlich herbeigeführten und gezielten Veränderung der DNA (Desoxyribonukleinsäure) eines Organismus. Als Träger genetischer Informationen bestimmt die DNA grundlegend den Stoffwechsel, die Lebensweise, das Aussehen und das Verhalten eines Lebewesens. Typische gentechnische Eingriffe sind das Einfügen fremder oder arteigener Gene, das Knockout von Genen oder Veränderungen in der Genregulation. Molekulargenetische Veränderungen können an Pflanzen, Tieren, Pilzen und Mikroorganismen vorgenommen werden und unterschiedlichen Zwecken dienen. Die bekanntesten Anwendungsgebiete sind vor allem die Pflanzenzüchtung und die Humanmedizin.

Die Erzeugung eines gentechnisch veränderten Organismus (GVO) und alle damit verbundenen Arbeitsprozesse wie Lagerung, Zerstörung und Entsorgung von Gebäuden unterliegen strengen Sicherheitsprotokollen. Der Umgang mit GVO ist nur in ausgewiesenen geschlossenen Einrichtungen (z. B. Laboratorien, Produktionsstätten, Gewächshäusern) und nach vorheriger Genehmigung erlaubt. Zulassung und Prüfung obliegen den jeweiligen Landesbehörden. Die Vorschriften über die Verwaltung und Vermarktung von GVO sindGentechnikgesetz (GenTG)1990 und zugehörige Sicherheitsnormen.

1. Wie funktioniert Gentechnik?

Die Erbinformation eines Lebewesens ist in den Chromosomen gespeichert, die aus sogenannten Nukleotiden bestehen. In der Abfolge dieser Moleküle, der DNA- oder Nukleotidsequenz, verbirgt sich die Individualität des Organismus. Gene bestehen aus einem oder mehreren Abschnitten des Chromosoms und haben spezifische Nukleotidmuster. Die Aktivierung eines Gens bewirkt die Synthese von Proteinmolekülen, die der Körper für eine Vielzahl von Aufgaben benötigt. Proteine ​​wirken oft als Enzyme beim Auf- und Abbau von Bausteinen des Körpers oder als Erkennungsrezeptoren bei Prozessen wie dem Immunsystem. Ob eine Pflanze zum Beispiel gelbe oder weiße Blüten hat, ob sie Toxine produziert oder nicht, kann auf kleinen Veränderungen in der Nukleotidsequenz beruhen.

Die Genregulation ist komplex; Wann welches Gen angeschaltet wird, wie viele Kopien des Gens gemacht werden und wie die Produktion wieder gestoppt wird, hängt von vielen Faktoren ab. An diesen Checkpoints beginnt die Gentechnik. Natürliche Enzyme werden verwendet, um DNA zu spleißen, zu duplizieren oder zu markieren. DNA-Stücke, die aus verschiedenen Elternorganismen zusammengesetzt sind, werden als rekombinante DNA bezeichnet. Nach erfolgreicher Übertragung auf lebende Zellen (Transformation) entsteht ein neuer künstlicher Organismus mit veränderten Eigenschaften oder Eigenschaften (Mutante).

2. Gentechnik in der Landwirtschaft

NEINLandwirtschaftGentechnik wird zur Züchtung und Vermehrung von Nutzpflanzen eingesetzt. Biotechnologisch gezüchtete Sorten sollen höhere Erträge erzielen, unter schwierigen Anbaubedingungen gedeihen oder durch Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten den Einsatz von Pestiziden reduzieren.

Sojabohnen, Mais, Raps, Baumwolle und Zuckerrüben sind die wichtigsten GVO, die weltweit für landwirtschaftliche Zwecke produziert werden. Diese Pflanzen werden beispielsweise als Tierfutter oder als Rohstoff für die Lebensmittel- und Bekleidungsindustrie verwendet. Sie werden hauptsächlich in Nord- und Südamerika (Kanada, USA, Argentinien, Brasilien) sowie in Indien und China angebaut. Im Jahr 2014 machten gentechnisch veränderte Pflanzen 82 % der weltweiten Sojabohnenproduktion und 30 % der weltweiten Maisproduktion aus.
(Diese:www.bmel.de)

Nur zwei GVO-Sorten sind in der EU für den kommerziellen Einsatz zugelassen: der sogenannte Bt-Mais MON 810 und die Kartoffel Amflora, die zur Stärkegewinnung bestimmt ist. Allerdings können einzelne Staaten wie Deutschland nationale Anbauverbote erlassen, sodass seit 2012 in Deutschland keine gv-Pflanzen mehr kommerziell angebaut werden.

3. Gentechnik in Lebensmitteln

In Deutschland müssen Lebensmittel, die GVO enthalten oder Produkte auf GVO-Basis enthalten, gekennzeichnet werden, wenn sie mehr als 0,9 % enthalten. Dies gilt nur für Sorten, die eine gültige EU-Zulassung für die Verwendung in Lebensmitteln haben. Für alle anderen in der EU nicht zugelassenen GVO gilt eine Null-Toleranz-Grenze, selbst kleinste Spuren und Verunreinigungen in Lebensmitteln sind verboten. Derzeit haben etwa 50 gv-Pflanzensorten eine solche EU-Zulassung, hauptsächlich Baumwolle, Mais, Raps und Sojabohnen (Stand 2014; Quelle: www.bvl.bund.de).

Verbraucher finden kennzeichnungspflichtige gentechnisch veränderte Lebensmittel auf vielfältige Weise: als verzehrfertige Lebensmittel (z. B. Maiskolben), als Lebensmittel aus GVO (z. B. Rapsöl, Tofu), als Zutaten oder Zusatzstoffe in Fertigprodukten Produkte (z. B. Bratfett, Glukosesirup, Maisstärke). Da die Deutschen Gentechnik ablehnen, bietet der Handel diese Art von Lebensmitteln – umgangssprachlich Genfood genannt – kaum an.

Anders sieht es bei Produkten aus, bei deren Herstellung GVO verwendet wurden. Diese Produkte müssen nicht gekennzeichnet werden. Dies können technische Hilfsmittel wie Enzyme, Aromen und andere Zusatzstoffe sein, die meist aus gentechnisch veränderten Bakterienkulturen gewonnen werden. Auch kann nicht festgestellt werden, ob Produkte tierischen Ursprungs wie Eier, Fleisch oder Milch von Tieren stammen, die mit Lebensmitteln aus gentechnisch veränderten Pflanzen gefüttert wurden. Um hier mehr Transparenz für den Verbraucher zu schaffen, dürfen Hersteller das „Ohne Gentechnik“-geschützte Siegel verwenden, auch wenn bei der Herstellung keine GVO verwendet wurden.

Auf den folgenden Websites können interessierte Verbraucher mehr erfahren:

• BVL- Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (Verknüpfung)
• Verbraucherschutz Sachsen:PDF-OMG-Broschüre

4. Gentechnisch veränderte Farbtheorie: Gentechnik

Die Gentechnik gliedert sich in folgende Anwendungsbereiche:

• Grüne Gentechnik– Pflanzenzüchtung (Kulturen und Zierpflanzen) ->Artikel zur Grünen Gentechnik
• Rote Gentechnik– Medizin, Pharmazie (Mikroorganismen zur Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe, Impfstoffe; auch Gentherapie) ->Gentechnik roter Artikel.
• Weiße Gentechnik– Industrie (Mikroorganismen zur Herstellung von Enzymen, chemischen Produkten, Bioenergieträgern etc.) ->Weißer Artikel der Gentechnik.
• Graue Gentechnik– Umwelttechnik (Mikroorganismen zur Abfallentsorgung, Trinkwasseraufbereitung, Dekontamination) ->Grauer Gentechnik-Artikel.
• Blaue Gentechnik– Forschung an Meeresbodenmikroorganismen (Potenzial zur Identifizierung neuer Stoffwechselkomponenten) ->Blauer Gentechnikartikel.

(Video) WAS IST GENTECHNIK? (2) Transgene Pflanzen: Übertragung von Genen über die Artgrenzen hinweg

5. Methoden der Gentechnik

DNA besteht aus zwei kombinierten Strängen von Nukleotidsequenzen. Während der Kernteilung oder Proteinsynthese wird dieser Doppelstrang aufgebrochen und durch spezialisierte Enzymkomplexe abgelesen, repariert oder dupliziert. An solchen Prozessen sind viele verschiedene Enzyme beteiligt; sie bilden die Handwerkzeuge des Molekulargenetikers.

• Polymerase-Kettenreaktion (PCR):Mit Hilfe dieser Methode werden die interessierenden DNA-Teile (Fragmente) vervielfältigt, so dass sie in ausreichender Menge für die weitere Forschung zur Verfügung stehen. An den beidseitig offenen DNA-Strang werden nahe dem gewünschten Abschnitt sogenannte Primer, kleine Nukleotidfragmente, angehängt. Das Polymerase-Enzym bewirkt nun die Produktion zahlreicher identischer Kopien dieser DNA-Region. Nach der PCR ermöglicht eine gelelektrophoretische Auftrennung der PCR-Produkte die Identifizierung und Isolierung des gewünschten Fragments.
• DNA-Sequenz:Die gängige Methode zur Bestimmung der DNA-Sequenz ist die Kettenabbruchmethode, die im Reaktionsverlauf der PCR ähnelt. Auch hier werden Primer und Polymerasen verwendet, um ein DNA-Stück zu vervielfältigen (zu vervielfältigen). Als Bausteine ​​für die neue Synthese werden dem Enzym spezielle, mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markierte Nukleotide angeboten. Der Einbau eines solchen Nukleotids unterbricht die Synthese; das Produkt dieser Reaktion ist eine Mischung aus fluoreszierenden DNA-Fragmenten aller möglichen Kettenlängen. In Sequenzierautomaten werden diese nach ihrer Größe getrennt und per Laseroptik bestimmt. Die Sequenz der Farbstoffe entspricht der gesuchten Nukleotidsequenz.
• Klonen:Klonen wird auch für die gerichtete Vervielfältigung von DNA-Fragmenten verwendet. Dazu werden zirkuläre DNA-Moleküle aus Bakterien (Plasmide) verwendet. Es gibt zahlreiche für den Laboreinsatz optimierte Plasmide. Diese haben die Eigenschaft, fremde DNA aufzunehmen und zu vervielfältigen, sowie verschiedene nützliche Sensorgene und Regulationseinheiten. Verschiedene Enzyme werden verwendet, um ein Plasmid zu öffnen und fremde DNA an bakterielle DNA anzuheften. Das Plasmid wird dann in lebende Bakterienzellen eingebracht (Transformation). Unter optimalen Bedingungen vermehren sich die Zellen und mit ihnen das eingefügte DNA-Fragment schnell. Die Zellen können dann geerntet und die Plasmide isoliert werden.
• Microarrays: DNA-Chips:Dieses automatisierte Nachweisverfahren dient der Identifizierung von Mutationen oder der Bestimmung der Genaktivität. DNA-Chips werden unter anderem in der Diagnose von Erbkrankheiten oder in der Krebsforschung eingesetzt. Kleine DNA-Mengen werden auf spezielle Trägermaterialien aufgetragen und mit markierten Reagenzien untersucht. Tausende Proben können auf kleinstem Raum untergebracht und gleichzeitig analysiert werden. Der Nachweis erfolgt durch Hybridisierung, das Verbinden von zwei Nukleotidsträngen, um einen sehr engen Duplex zu bilden. Das Vorhandensein genetischer Veränderungen (Mutationen) zerstört diese Anpassung und führt zu definierten Farbreaktionen.
• Transgene Pflanzen:Gentechnisch veränderte Pflanzen sollen das Spektrum herkömmlicher Anbaumethoden erweitern. Gene können gezielt in das Genom einer Pflanze eingebracht werden. Ein gängiges Verfahren ist dabei die Herstellung von Rekombinanten aus bakterieller und fremder, auch nicht-pflanzlicher, DNA durch Klonierung. Nach der Transformation einer Pflanze oder Pflanzenzelle können ganze Pflanzen aus den modifizierten Zellen durch Gewebekultur oder durch Aussaat gezüchtet werden. Diese tragen nun in allen Zellkernen das fremde Gen (Transgen) und weisen die gewünschten Eigenschaften auf. Die eingefügten Gene produzieren in der Regel Enzyme, die der Pflanze Resistenz gegen Herbizide oder Krankheiten verleihen. Toxine, wie sie in Bt-Mais vorkommen, sollen Schädlinge abtöten, und verschiedene andere Gene können den Nährstoffgehalt und das Wachstum von Pflanzen erhöhen.
• Gen-Knockout:GVO werden auch durch selektive Entfernung vorhandener Gene erzeugt. Typischerweise werden diese Mutanten zu Forschungszwecken verwendet, um biochemische Veränderungen zu untersuchen, die durch ein fehlendes Gen verursacht werden. Bekannte Gene können auf verschiedene Weise, zB enzymatisch, inaktiviert werden. Ist die veränderte Sequenz in eine geeignete Zelle eingebracht, sorgt der zelleigene Reparaturmechanismus dafür, dass der defekte Genabschnitt eingebaut wird. Entsteht aus diesen Zellen ein Lebewesen, trägt es den Gendefekt in allen seinen Zellen und gibt ihn an nachfolgende Generationen weiter. Knockout-Maus-Zuchtstämme sind in der medizinischen Forschung weit verbreitet, um die Entstehung von Erbkrankheiten oder Krebs zu verstehen und neue Therapien zu testen, und diese Methode wird auch in der Pflanzenforschung eingesetzt.
• Genom-Editierung: CRISPR/Cas9:Dieses Verfahren wird als „Genschere“ bezeichnet.CRISPR/Cas9Es wurde erstmals 2012 beschrieben und hat seitdem viel Aufmerksamkeit erhalten. Spezifische Abschnitte bakterieller DNA (CRISPR) bilden einzelsträngige Sonden, die nach entsprechenden DNA-Regionen suchen und sich daran binden. Das Cas9-assoziierte Enzym schneidet nun den gebundenen DNA-Strang an einer bestimmten Stelle. Bei Bakterien fungiert dieses System als eine Art Immunabwehr und dient dazu, die eingedrungene DNA von Krankheitserregern zu zerstören. Die Zelle versucht nun, den Bruch zu reparieren. Dazu kann der einzelne Nukleotidstrang eines veränderten oder fremden Gens als Vorlage angeboten werden (homologe Rekombination), der dann als Transgen in das patienteneigene Genom integriert wird. Die Sondensequenzen sind willkürlich und einfach durchzuführen; Mit der Genschere Cas9 erhalten Forscher ein nahezu universell einsetzbares Werkzeug, um gezielte Eingriffe in das Erbgut aller Arten von Lebewesen vorzunehmen (Genchirurgie).

6. Vor- und Nachteile der Gentechnik

Gentechnik ist weithin akzeptiert, wenn es um medizinische oder industrielle Anwendungen geht. Biotechnologische Eingriffe in Pflanzen oder Tiere werden dagegen oft als Genmanipulation abgetan und negativ bewertet. Wie kam es zu dieser scheinbar widersprüchlichen Einschätzung? Ein grundlegender Unterschied besteht darin, dass erstere in geschlossenen Systemen verwendet werden und letztere in die Umwelt freigesetzt werden. Da bisher fast ausschließlich Pflanzen zur Freisetzung zugelassen wurden, bezieht sich die Diskussion um das Für und Wider überwiegend auf die Grüne Gentechnik.

Profi:

Plantagen

• Erhöhte Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten.
• Wachstum auf armen Böden zulassen (trockene, salzhaltige oder schwermetallhaltige Böden)
• Nährstoffproduktion anpassen (z. B. Vitamin- oder Mineralstoffgehalt erhöhen, Allergene reduzieren)
• Verringerter Einsatz von Pflanzenschutzmitteln aufgrund von Herbizidresistenzen
• Verbessern Sie die Lager- und Transporteigenschaften von Früchten.
• Verwendung transgener Bäume zur Bodensanierung
• Schonung natürlicher Ressourcen durch Produktion angepasster Rohstoffe (z. B. Verbesserung der Holzqualität für die Zellstoffproduktion)

Nicht-pflanzliche Verfahren

• Gentechnisch veränderte Mikroorganismen liefern reine und standardisierte Arzneistoffe in beliebiger Menge und sind damit unabhängig von natürlichen Rohstoffen (z. B. Insulin)
• Gentherapeutika können Erbkrankheiten sowie Stoffwechsel- und Immunstörungen behandelbar machen, indem sie fehlerhafte Gene entfernen

Kontra:
Kritik an der Pflanzengentechnik richtet sich vor allem gegen die Unbeherrschbarkeit von GVO. Einmal in die Umwelt freigesetzt, können Transgene unwissentlich und mit unvorhersehbaren Folgen in verschiedene Bereiche des menschlichen Lebens gelangen:

• Übertragung von Transgenen auf andere Pflanzen (konventionell angebaute Nutzpflanzen, Wildpflanzen, Unkräuter)
• Auftreten von Superunkräutern, die einen verstärkten Einsatz von Herbiziden erfordern
• Auftreten resistenter Schädlinge.
• Schädigung von Nützlingen und Nichtzielorganismen
• GVO-Migration in natürliche Lebensräume
• Gefährdung der Koexistenz unterschiedlicher Landwirtschaftsformen (GVO, konventionell, ökologisch), eingeschränkte Wahlmöglichkeiten der Verbraucher
• Die Verdrängung traditioneller Pflanzensorten verringert die genetische Vielfalt
• unerwünschte Toxizität von Transgenen oder transgenen Produkten
• Vertrauen auf Saatgutmonopolisten und Ansprüche auf Lebensmittelpatente

Ähnliche Überlegungen gelten für die Freisetzung tierischer GVO, die gerade erst ins öffentliche Interesse gerückt werden (z. B. gentechnisch veränderte Mücken gegen Dengue-Fieber oder Zika) und Mikroorganismen, die Umweltprobleme beseitigen sollen. Auch bei gentechnisch veränderten Tieren spielen ethische Bedenken eine Rolle. Weitere Informationen finden Sie im Artikel:Vor- und Nachteile der Gentechnik.

Was ist Gentechnik - Fazit

Die Gentechnik ist eine zukunftsweisende Technologie, da ihre Möglichkeiten äußerst vielfältig und nutzbringend sind. Je besser und präziser die Methoden werden, desto schmaler werden die Grenzen zwischen gentechnischer Veränderung im Sinne des Gentechnikgesetzes und Veränderungen, die auch auf natürlichem Weg oder durch Vervielfältigung entstehen können. Die aktuelle Debatte dreht sich um die Frage, ob durch Genome Editing veränderte Organismen als GVO einzustufen sind und den geltenden Beschränkungen unterliegen sollen.

Doch selbst wenn die vielversprechenden Visionen der Gentechnik wahr werden, bleibt ein wichtiger Unsicherheitsfaktor immer bestehen: die Flexibilität und Wandelbarkeit aller lebenden Organismen. Das Erbgut wird ständig auf die Probe gestellt. Mutationen, spontan und ungerichtet, sind das Alltagsgeschäft der Evolution. Im Rahmen ganz natürlicher Regulationsmechanismen werden genomische Elemente abgeschaltet, umgeordnet, zerlegt oder verlagert. All diese Prozesse sorgen für eine ständige Anpassung an eine sich verändernde Umwelt und finden auch in transgenen Organismen statt. Kritische Auseinandersetzung und konstruktive Diskussion bleiben daher wichtig und müssen die Entwicklung neuer Technologien begleiten.