Suchen
 
 

Ergebnisse in:
 


Rechercher Fortgeschrittene Suche

Die neuesten Themen
» Die Heimatschutzarchitektur
Gestern um 12:05 am von checker

» Erwin Anton Gutkind
Sa Okt 21, 2017 11:59 pm von checker

» Die Gottbegnadeten-Liste
Sa Okt 21, 2017 11:52 pm von checker

» Das Neue Bauen
Sa Okt 21, 2017 11:38 pm von checker

» Friedrich Ernst Dorn
Mo Okt 16, 2017 9:17 am von Andy

» **** Platin ****
Mo Okt 16, 2017 9:11 am von Andy

» Der Aufruf der Kulturschaffenden
Mo Okt 16, 2017 9:02 am von Andy

» Harry Rosenthal
Mo Okt 16, 2017 8:54 am von Andy

»  BASF-Rückruf - Krebserregender Stoff in Matratzen gelandet?
Fr Okt 13, 2017 9:51 pm von checker

Navigation
 Portal
 Index
 Mitglieder
 Profil
 FAQ
 Suchen
Partner
free forum
Oktober 2017
MoDiMiDoFrSaSo
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031     

Kalender Kalender


Die Synthetische Biologie

Vorheriges Thema anzeigen Nächstes Thema anzeigen Nach unten

Die Synthetische Biologie

Beitrag  Andy am So Apr 16, 2017 3:18 am

Die Synthetische Biologie ist ein Fachgebiet im Grenzbereich von Molekularbiologie, organischer Chemie, Ingenieurwissenschaften, Nanobiotechnologie und Informationstechnik. Sie wird von einigen ihrer Vertreter als die neueste Entwicklung der modernen Biologie bezeichnet.[1][2]

Im Fachgebiet synthetische Biologie arbeiten Biologen, Chemiker und Ingenieure zusammen, um biologische Systeme zu erzeugen, die in der Natur nicht vorkommen. Der Biologe wird so zum Designer von einzelnen Molekülen, Zellen und Organismen, mit dem Ziel biologische Systeme mit neuen Eigenschaften zu erzeugen.[1][3][4]

Dabei werden verschiedene Strategien verfolgt:

Künstliche, biochemische Systeme werden in Lebewesen integriert, die dadurch neue Eigenschaften erhalten.
Entsprechend den biologischen Vorbildern werden schrittweise chemische Systeme so aufgebaut, dass sie bestimmte Eigenschaften von Lebewesen aufweisen (biomimetische Chemie).
Organismen werden auf ihre allernotwendigsten Systemkomponenten reduziert (Minimalgenom), die als eine Art „Gerüst“ dienen, um durch den Einbau von sogenannten bioparts biologische Schaltkreise zu erzeugen.

Im Unterschied zur Gentechnik werden nicht nur z. B. einzelne Gene von Organismus A zu Organismus B transferiert, sondern das Ziel der synthetischen Biologie ist es, komplette künstliche biologische Systeme zu erzeugen. Diese Systeme sind der Evolution unterworfen, sollen aber bis zu einem gewissen Grad „mutationsrobust“ gemacht werden.[5]


Geschichte

Bereits 1912 veröffentlichte der Franzose Stéphane Leduc (1853–1939) eine Arbeit mit dem Titel „La Biologie Synthétique“, die sich mit der Bildung von pflanzenartigen Formen beschäftigte, wenn man Schwermetallsalze in eine wässrige Lösung von Natriumsilicat gibt, ein so genannter Chemischer Garten. Im Unterschied dazu formulierte der Chemiker Emil Fischer bereits Ende des 19. Jahrhunderts das Programm einer gezielten chemischen Veränderung von Organismen für technische Zwecke, für das er 1915 erstmals den Ausdruck „chemisch-synthetische Biologie“ verwendete.[6]

1978 schrieb Waclaw Szybalski in seinem Kommentar zum Nobelpreis in Medizin für die Arbeiten von Werner Arber, Daniel Nathans und Hamilton Smith[7] über Restriktionsenzyme: The work on restriction nucleases not only permits us easily to construct recombinant DNA molecules and to analyze individual genes but also has led us into the new era of synthetic biology where not only existing genes are described and analyzed but also new gene arrangements can be constructed and evaluated.[8]

1980 verwendete die Biologin und Wissenschaftsjournalistin Barbara Hobom den Begriff bei der Beschreibung rekombinanter Bakterien als Synonym für die Anwendung gentechnologischer Methoden.[9]

2000 bezeichnete Eric Kool auf dem Jahrestreffen der American Chemical Society in San Francisco die Integration künstlicher chemischer Systeme in Lebewesen als Synthetische Biologie.[10] und etablierte damit das heutige Verständnis dieses Begriffs.

2004 fand die erste internationale wissenschaftliche Konferenz zur synthetischen Biologie am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, Massachusetts/USA statt, die SB 1.0. Darauf folgten im Jahr 2006 die SB 2.0 (Berkeley, USA), 2007 die SB 3.0 (Zürich, Schweiz) sowie 2008 die SB 4.0 (Hongkong, China). Die SB 5.0 fand im Juni 2011 auf dem Gelände der Stanford University in Kalifornien, USA, statt.[11]

2007 beantragten Forscher des J. Craig Venter Institute (Rockville, Maryland) in den USA Patentschutz für ca. 400 Gene, die ein im Labor konstruiertes Bakterium „betreiben“ sollen. Laut Patentantrag sollen die eigenen Gene des Bakteriums zunächst entfernt und anschließend die im Labor zusammengestellten Gene eingebracht werden, mit dem möglichen Ziel, Wasserstoff oder Ethanol zu produzieren.[12]

Im Januar 2008 berichtete eine Forschergruppe um Craig Venter, es sei erstmals gelungen, das Erbmaterial eines Bakteriums komplett synthetisch herzustellen. Vorbild für den Nachbau des Genoms sei Mycoplasma genitalium gewesen, als Name des synthetischen Nachbaus wurde Mycoplasma genitalium JCVI-1.0 gewählt.[13]

Im Mai 2010 veröffentlichten Forscher des J. Craig Venter Institute, ihnen sei es gelungen, das vollständige, im Labor synthetisierte Genom des Bakteriums Mycoplasma mycoides in eine DNA-freie Zelle von Mycoplasma capricolum einzuführen. Das synthetische Genom habe in der Zelle für Eiweiße von Mycoplasma mycoides codiert, so dass die Bakterienzellen sich normal vermehrten.[14]
Konstruktion von DNA
→ Hauptartikel: Künstliche Gensynthese

Die Abwandlung des Konstruktionsprinzips der natürlichen DNA und ihr Verhalten in Bakterien führte einerseits zur Revision einiger Modellvorstellungen und ergab andererseits eine neue Diagnosemöglichkeit für Aids und Hepatitis (branched DNA diagnostic assay).
Ein neues Rückgrat

Um die Möglichkeiten zu erforschen, Gene mit Hilfe der Antisensetechnik gezielt auszuschalten, wurde in den 1980er Jahren mit modifizierter DNA experimentiert. Da das Rückgrat eines Polynukleotidstranges aus stark wasseranziehenden (hydrophilen) Bausteinen (Phosphat und - bei der DNA - Desoxyribose-Zucker) besteht, wurden diese durch fettanziehende (lipophile) Bausteine ersetzt, um die Moleküle durch die innere, lipophile Schicht der Zellmembran hindurchschleusen zu können. Man ging dabei davon aus, dass das veränderte Rückgrat keine Auswirkung auf die Erkennung der komplementären Basen durch die Polymerasen hat. Der Ersatz der Rückgratbausteine führte aber zu vielen fehlerhaften Basenpaarungen bei der Verdopplung (Replikation) der DNA. So ergab der Ersatz der Nukleotide durch PNAs (polyamide-linked nucleic-acid analogues, den natürlichen Nukleinsäuren analoge Moleküle, deren Basen durch Polyamide verknüpft sind) Ketten, die nicht mehr als 15 bis 20 Bausteine enthielten. Der Ersatz der Ribose durch andere, weniger hydrophile Moleküle ergab ähnliche Ergebnisse.

Allerdings verhielten sich Nukleinsäuren mit Threose stabiler als ihre natürlichen Vorbilder. In natürlichen Systemen ist dies unter Umständen nicht sinnvoll, da eine zu hohe Stabilität der Basenpaarungen die Variationsmöglichkeiten und damit die Anpassungsfähigkeit durch Evolution einschränken.

Inzwischen ist gesichert, dass das Phosphat-Ribose-Gerüst eine wichtige Rolle für das Erkennungssystem der Polymerasen spielt.

Weiteres dazu im Link:

https://de.wikipedia.org/wiki/Synthetische_Biologie
avatar
Andy
Admin

Anzahl der Beiträge : 22328
Anmeldedatum : 03.04.11

Benutzerprofil anzeigen

Nach oben Nach unten

Vorheriges Thema anzeigen Nächstes Thema anzeigen Nach oben


 
Befugnisse in diesem Forum
Sie können in diesem Forum nicht antworten