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Gentechnik ist ein Bereich der Molekularbiologie, in dem die Struktur des genetischen Materials, auch als Desoxsyribonukleinsäure oder DNA bekannt, manipuliert wird. Rekombinante DNA, auch rDNA genannt, ist ein DNA-Strang, der von Wissenschaftlern manipuliert wurde. Gentechnik und rDNA gehen Hand in Hand; Gentechnik wäre ohne den Einsatz von rDNA nicht möglich.
DNA in der Gentechnik
DNA ist ein doppelsträngiges Molekül, das Gene, nichtkodierende Regionen und Genregulationsregionen enthält. Gene sind erbliche Einheiten, die Proteine codieren und die Eigenschaften von Organismen definieren. Mit anderen Worten, Gene unterscheiden Sie von anderen lebenden Organismen und anderen Menschen. Gene und DNA machen Sie einzigartig. Wissenschaftler verwenden DNA zur Herstellung von rDNA im Labor. Wissenschaftler können keine DNA erzeugen, daher müssen sie natürliche DNA aus verschiedenen Organismen verwenden, um rDNA herzustellen. Mithilfe der DNA-Rekombinationstechnologie können Wissenschaftler DNA aus zwei Quellen zusammenführen: menschliche DNA und bakterielle DNA, um die resultierenden Proteine in Zellkulturen zu produzieren.
Erzeugung von rekombinanter DNA
"Molecular Cell Biology" von H. Lodish et al. Definiert rDNA als ein DNA-Molekül, das durch Verbinden von DNA-Fragmenten aus verschiedenen Quellen gebildet wird. rDNA wird durch Schneiden von DNA mit Enzymen, so genannten Restriktionsenzymen, hergestellt, die DNA mit einer bestimmten Sequenz schneiden können. Die geschnittene DNA kann mit einer anderen DNA, die mit demselben Enzym geschnitten wurde, unter Verwendung eines anderen Enzyms, der DNA-Ligase, verbunden werden. Am häufigsten wird die rDNA in ein Plasmid kloniert und in eine E. coli-Zelle transformiert. E. coli multipliziert das Plasmid und die rDNA darin oder produziert das von der rDNA codierte Protein.
rDNA und Gentechnik
Die ersten rDNA-Moleküle wurden 1973 von Paul Berg, Herbert Boyer, Annie Chang und Stanley Cohen von der Stanford University und der University of California in San Francisco erzeugt. Dies gilt nach "Cell and Molecular Biology" von Gerald Karp als die Geburtsstunde der Gentechnik. rDNA ist das wichtigste Werkzeug, das von Gentechnikern verwendet wird. Ohne rDNA gäbe es keine Gentechnik.
Gründe, DNA zu manipulieren
Die DNA-Manipulation und Erzeugung von rDNA hat mehrere Anwendungen. Die Gene in der DNA kodieren für Proteine, die in unserem Körper verschiedene Funktionen haben. Mit rDNA können Wissenschaftler im Labor Proteine herstellen. Beispielsweise werden viele Impfstoffe, menschliches Insulin und menschliche Wachstumshormone mit der rDNA-Technologie im Labor hergestellt. Vor der "Geburt" der Gentechnik wurde Insulin zur Behandlung von Diabetes aus Schweinen und Kühen isoliert.