Plasmide: Gene in Bakterien übertragen
Bakterien können ein fremdes Gen aufnehmen und das passende Protein herstellen. So entsteht zum Beispiel Insulin.
Das lernst du heute
- Ich beschreibe den Plasmidtransfer in Schritten.
- Ich erkläre, wie Bakterien Insulin herstellen.
- Ich begründe, warum man Bakterien nutzt.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Werkzeuge der Gentechnik: Schere und Kleber
Bakterien haben ihre Erbinformation in einem Ring aus DNA. Manche besitzen zusätzlich kleine Ringe: Plasmide. Bakterien können Plasmide aufnehmen und weitergeben.
Das nutzt man in der Gentechnik. Beispiel Insulin: Viele Menschen mit Diabetes brauchen Insulin, vor allem bei Typ 1. Früher gewann man es aus der Bauchspeicheldrüse von Schlachttieren. Heute kommt es meist aus gentechnisch veränderten Bakterien oder Hefen.
Dafür schneidet man das Insulin-Gen aus menschlicher DNA aus. Man baut es in ein Plasmid ein. Die Bakterien nehmen das Plasmid auf. Sie lesen das Gen ab und stellen menschliches Insulin her.
Bakterien teilen sich schnell, unter guten Bedingungen etwa alle 20 Minuten. Aus wenigen Zellen werden bald sehr viele. Sie wachsen in großen Behältern. Danach wird das Insulin gereinigt.
Solche Arbeiten finden nur in gesicherten Laboren statt. Man macht sie nicht zu Hause nach.
| Schritt | Was passiert? |
|---|---|
| 1 | Schere schneidet das Insulin-Gen aus |
| 2 | Schere öffnet ein Plasmid |
| 3 | Kleber verbindet Gen und Plasmid |
| 4 | Bakterien nehmen das Plasmid auf |
| 5 | Bakterien vermehren sich und stellen Insulin her |
| 6 | Das Insulin wird gereinigt |
Wie schnell wächst eine Bakterienzahl?
- Annahme: Eine Zelle teilt sich alle 20 Minuten in zwei.
- Nach 20 Minuten gibt es 2 Zellen, nach 40 Minuten 4, nach 60 Minuten 8.
- In 3 Stunden gibt es 9 Teilungen, denn 3 · 60 : 20 = 9.
- 2 hoch 9 ergibt 512 Zellen.
- So entstehen aus einer Zelle schnell viele Zellen, die alle das Plasmid tragen.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Man schneidet ein Gen aus.
Man baut es in einen DNA-Ring ein.
Bakterien nehmen den Ring auf.
Sie stellen das Protein her.
Ein Beispiel
Stell dir vor, du gibst einer Fabrik einen neuen Bauplan. Die Fabrik stellt dann ein neues Produkt her. Die Bakterien sind die Fabrik, das Gen ist der Plan.
Schritt für Schritt
Schritt für Schritt: Insulin aus Bakterien
- Gen für Insulin ausschneiden.
- Plasmid öffnen.
- Gen einkleben.
- Bakterien nehmen das Plasmid auf.
- Bakterien vermehren sich.
- Insulin reinigen.
Mit einem Bild erklärt
| Zeit in Minuten | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zellen | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 |
Zur Grundlage zurück
- Werkzeuge der Gentechnik: Schere und Kleber – Schere und Kleber kennst du aus der Lektion davor.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Eine Bakterienzelle teilt sich alle 20 Minuten in zwei. Wie viele Zellen sind es nach einer Stunde?
Zeig mir den ersten Schritt
In einer Stunde sind es 3 Teilungen. Verdopple dreimal.
Lösung ansehen
Lösung: 8
1 → 2 → 4 → 8. Nach einer Stunde sind es 8 Zellen.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Eine Zelle teilt sich alle 20 Minuten in zwei. Wie viele Zellen sind es nach 2 Stunden?
Zeig mir den ersten Schritt
2 Stunden sind 120 Minuten. Wie viele Teilungen sind das?
Lösung ansehen
Lösung: 64
120 : 20 = 6 Teilungen. 2 hoch 6 ergibt 64 Zellen.
Tipp: Zeichne die sechs Schritte als kleine Bilder auf Karten. Mit den Karten kannst du das Verfahren in einer Minute erklären.
Merksatz: Plasmidtransfer: Gen ausschneiden, in Plasmid einbauen, Bakterien nehmen es auf, Bakterien vermehren sich und stellen das Protein her.
Typischer Fehler: Viele denken, die Bakterien würden zu menschlichen Zellen. Sie bleiben Bakterien. Sie lesen nur ein zusätzliches Gen ab.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Ein kleiner DNA-Ring in einem Bakterium.
Lösung ansehen
Lösung: Sie vermehren sich sehr schnell und sind einfach zu halten.
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt
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Lösung: Das Gen wird ausgeschnitten.
Geschafft
Mit Plasmiden kann man ein Gen in Bakterien übertragen. Die Bakterien vermehren sich und stellen zum Beispiel menschliches Insulin her.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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