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* 30.11.1927 in Cleveland Heights, Ohio
† 08.08.2003 in Lorain, Ohio

Das berühmte HERSHEY-CHASE-Experiment kennt fast jeder, der sich ein wenig mit der Geschichte der Biologie, insbesondere der Gentechnik beschäftigt hat. Kaum einer weiß jedoch, wer sich hinter dem Namen CHASE verbirgt.

Es handelt sich um die amerikanische Biologin MARTHA CHASE, die damals in den 1950er Jahren als Assistentin in ALFRED HERSHEYs (1908-1997) Labor arbeitete und mit ihm zusammen das Experiment, welches die DNA als den Träger der genetischen Information identifizierte, entwickelte. Das Ergebnis dieses Experiments war ein Meilenstein in der Entwicklung der Molekularbiologie.

Die Chorea Huntington gehört zu den schwerwiegendsten und häufigsten autosomal dominanten Erbkrankheiten. Sie tritt phänotypisch erst spät, meist nach dem 40. Lebensjahr auf und äußert sich im fortgeschrittenen Zustand in unkontrollierten veitstanzartigen Bewegungen, die auf eine allmähliche Degeneration der Neuronen im Gehirn zurückzuführen sind. Die Gehirndegeneration führt zu mentalen Veränderungen und später zu Persönlichkeitsveränderungen, die schließlich zum Tode führen. Das Fehlen jeglicher Therapie zum gegenwärtigen Zeitpunkt führt zu schwerwiegenden sozialen Problemen.

Durch endogene und exogene Faktoren verursacht treten an DNA-Molekülen immer wieder Schäden bzw. Fehler auf. Ebenso können im Verlauf der Replikation des Erbmaterials Fehler entstehen. Derartige Schäden können u. a. sein: fehlende Basen, veränderte Basen, inkorrekte Basenpaarung, Deletion oder Insertion einzelner oder mehrerer Nucleotide in einem der beiden DNA-Stränge, Pyrimidin-Dimere, Strangbrüche (Einzelstrangbruch) oder die kovalente Quervernetzung der DNA-Stränge. DNA-eigene Reparatursysteme dienen der Schadensbehebung und sichern somit das Überleben einzelner Zellen und Organismen. Bei der Replikation entstehende falsche Basenpaarungen können direkt durch die Fehlerbehebungs-Funktion von DNA-Polymerasen eliminiert werden. Im weiteren Verlauf des Zellzyklus auftretende DNA-Schäden können u. a. durch Krebs verursachende Chemikalien, ultraviolette Strahlung oder freie Radikale hervorgerufen werden. DNA-Reparatur-Prozesse sind im gesamten Organismenreich weitverbreitet und verlaufen in allen Organismen ähnlich, aus technischen Gründen sind sie jedoch an Mikroorganismen, besonders Escherichia coli, am gründlichsten untersucht.

Das Down-Syndrom ist noch unter anderen Namen bekannt: als Langdon-Down-Syndrom, als Trisomie 21 und als Mongolismus. Benannt wurde es nach dem britischen Arzt JOHN LANGDON HAYDON DOWN (1828-1896), der es als Erster beschrieb. Das Down-Syndrom wird durch eine Chromosomenanomalie verursacht, bei der das Chromosom 21 dreimal (daher auch Trisomie 21) und nicht wie normal nur zweimal vorliegt. Es äußert sich in Entwicklungsstörungen vor und nach der Geburt und äußerlich vor allem in der schrägen Stellung der Augenlidachse, die an mongolide Gesichtszüge erinnert und die zu dem ersten Namen des Syndroms – Mongolismus – geführt hat. Diese Bezeichnung ist jedoch veraltet und irreführend (v. a. weil die oft mit dem Syndrom einhergehenden geistigen Beeinträchtigungen diskriminierend für den Volksstamm der Mongolen waren) und wird heutzutage nicht mehr verwendet. Neben den körperlichen Auswirkungen, wie beispielsweise angeborenen Herzfehlern und Anomalien des Magen-Darm-Trakts ist nämlich auch die geistige Entwicklung merklich gestört, doch ist diese Störung individuell recht unterschiedlich ausgeprägt.

Drosophila melanogaster gilt als ideales Versuchstier für genetische und entwicklungsphysiologische Forschungen. Voraussetzungen dafür sind ihre leichte Züchtbarkeit in kleinen Gläschen, eine geringe Generationsdauer von etwa 10 Tagen und eine hohe Nachkommenzahl von etwa 400 pro Generation. Das Erbmaterial besteht nur aus 4 Chromosomenpaaren, die in den Speicheldrüsen besonders groß als Riesenchromosomen ausgebildet sind. Genetische Forschungen werden dadurch wesentlich vereinfacht. Viele Mutationen des Erbguts zeigen sich deutlich im Phänotyp (z. B. Augenfarbe, Flügelgröße). Dadurch ist Drosophila einer der am besten erforschten Organismen.

Ein Gen ist eine abgegrenzte Funktionseinheit des genetischen Materials. Seine Basensequenz bestimmt die Struktur von Proteinen und RNA-Molekülen (tRNA, rRNA, mRNA). Diese sogenannten Strukturgene werden hinsichtlich ihrer Aktivität durch Kontrollgene reguliert. Die Informationskapazität eines Gens ist praktisch unbegrenzt.

Der Begriff Genexpression umfasst ganz allgemein die Realisierung der genetischen Information der DNA durch die Umwandlung und Herstellung funktioneller Proteine, d. h. genauer formuliert die im Verlauf der Transkription stattfindende Bildung von tRNA, rRNA und mRNA sowie die darauf aufbauende Translation reifer mRNA-Sequenzen zu Proteinen. Ein wesentlicher Teil dieses Prozesses ist die Proteinbiosynthese, die als Endergebnis die lebensnotwendigen Proteine bereitstellt. Die vollständige Ausprägung der genetischen Information führt zur Entwicklung des speziellen Phänotyps eines Organismus. Die Ausbildung eines Merkmals wird meist durch mehrere miteinander in Wechselwirkung stehende Gene kontrolliert und hängt darüber hinaus zum Teil auch von Umwelteinflüssen ab. Die nachfolgend beschriebenen Experimente dienen dem Nachweis einer speziell ausgeprägten Nahrungsbevorzugung bei Hefepilzen.

Mitte der 80er-Jahre tauchten in den USA die ersten Ideen auf, das menschliche Genom zu entschlüsseln. Man versprach sich davon, das Zusammenspiel der Gene untereinander und mit der Umwelt besser zu verstehen. Die Prophylaxe, Diagnostik und Therapie vieler weitverbreiteter Krankheiten, wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, Diabetes oder Infektionskrankheiten, soll durch Kenntnisse aus der Genomforschung entscheidend verbessert werden. Der offizielle Beginn des Genomprojekts war 1990. Die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Erbguts war 2003 abgeschlossen. Die wesentlich komplizierteren Forschungen zu den Funktionen, Regulationen und Wechselwirkungen der Gene schließen sich an das Humangenomprojekt an.

Laut biologischer Definition sind Mutationen spontane, d. h. natürlich verursachte, oder durch Mutagene induzierte Veränderungen des Erbguts (Veränderung der Basensequenz), die sich möglicherweise phänotypisch zeigen. Die Bezeichnung „Mutation“ wurde um 1901 von HUGO DE VRIES eingeführt. Cytologisch lassen sich Mutationen in 3 Gruppen einteilen: Genommutationen, Chromosomenmutationen und Genmutationen oder Punktmutationen. MAX DELBRÜCK (1906-1981) und SALVADOR LURIA (1912-1991) bewiesen in ihren Experimenten 1943 sowie JOSHUA LEDERBERG (1925-2008) 1952 die spontane Entstehung von Mutationen und die Nichtausrichtung auf einen bestimmten Adaptationswert.

Der Einsatz transgener Organismen in der Industrie, der Landwirtschaft, dem Umweltschutz, der Forschung und der Medizin wird immer vielfältiger. Sie können u. a. zur Stoffproduktion, wie z. B. für Medikamente oder Enzyme, zur Qualitätsverbesserung und Ertragssicherung von lanwirtschaftlichen Erzeugnissen, zur Beseitigung von Umweltverschmutzungen, aber auch zur Diagnostik und Therapie in der Medizin eingesetzt werden.

Die Wissenschaft von der gezielten Veränderung von Genen wird als Gentechnologie, ihre praktische Anwendung als Gentechnik bezeichnet. Die Gentechnik reicht durch ihre Ergebnisse in vielfältige Bereiche von Wissenschaft und Wirtschaft, wie Medizin, Pharmazie und Landwirtschaft.
Seit den 70er-Jahren des letzten Jahrhunderts wurde eine Vielzahl von genetisch-molekularbiologischen Verfahren entwickelt, die Voraussetzungen für die Gentechnik schufen.

Es gibt seit der Diskussion über Atomenergie kein anderes Thema, welches Nationen so sehr spaltet wie die Gentechnologie. Laut Umfragen lehnen 75 % der Bevölkerung in Deutschland Gentechnologie in der Nahrung und auf dem Acker ab. Dagegen befürwortet etwa der gleiche Anteil den Einsatz von Gentechnologie in der Medizin.

Eine neue Methode zur Behandlung genetisch bedingter Krankheiten ist die Gentherapie. Hierbei werden „gesunde“ Gene in das Erbgut der Patienten übertragen, um den Funktionsausfall defekter Gene zu kompensieren und somit die Krankheit zu heilen. Mithilfe der Gentherapie können bestimmte genetische Defekte behandelt werden. Dabei liegt ein genetischer Defekt vor, wenn bei einem Lebewesen ein Gen fehlt, defekt ist oder die beabsichtigte Funktion nicht erfüllt. Bei einer Gentherapie werden dem Körper einige Zellen entnommen. Diese Zellen erhalten das neue (therapeutische) Gen und werden danach wieder in den Körper eingebracht. Das Ziel einer Gentherapie besteht darin, in die genetische Information einer Körperzelle Erbsubstanz künstlich einzuschleusen. Für den ungezielten Transfer gibt es verschiedene Methoden (Vektoren), um ein therapeutisches Gen in eine Zelle zu transportieren. Im engeren Sinn wird dieser Ansatz auch als somatische Gentherapie bezeichnet (vom griechischen „Soma“ für Körper). Das veränderte Erbmaterial bleibt dabei auf das Gewebe oder den Körper des behandelten Menschen beschränkt, im Gegensatz zu einer in Deutschland als sogenannte „Keimbahntherapie“ nicht erlaubten Veränderung an Ei- oder Samenzellen, die weitervererbt werden könnte.

Das Gift der Herbstzeitlosen, das Colchicin, hemmt die Ausbildung von Mikrotubuli, da es sich an ihre Bausteine (Tubulindimere) bindet. Dadurch werden Mitose bzw. Meiose gehemmt. Dies ermöglicht die Herstellung von Karyogrammen (bildliche Darstellung der sortierten Chromosomen) mit Metaphasechromosomen. Das Gift kann aber auch zum Auslösen von Polyploidiemutationen in der Pflanzenzüchtung genutzt werden.

Ein Bienenstaat besteht aus einer Königin (weiblich, fertil), wenigen Drohnen (männlich, fertil) und vielen Arbeiterinnen (weiblich, steril). Sie haben alle charakteristische Körpermerkmale. Zwischen ihnen besteht eine genau festgelegte Arbeitsteilung. Das Geschlecht (ob weiblich oder männlich) wird bei Bienen genotypisch bestimmt. Ob die weiblichen Tiere allerdings fertil (fruchtbar) oder steril (unfruchtbar), d. h. Königinnen oder Arbeiterinnen werden, wird modifikativ (durch äußere Einflüsse) bestimmt.

Die Basedow-Krankheit wurde erstmals von dem Arzt KARL ADOLF VON BASEDOW (28.03.1799–14.04.1854) beschrieben. Sie gehört zu den sog. Autoimmunerkrankungen und ist dadurch gekennzeichnet, dass sich bestimmte Stoffe des Abwehrsystems gegen körpereigene Bestandteile richten und diese verändern oder zerstören.
Bei der Basedow-Krankheit werden sog. „Auto-Antikörper“ gegen bestimmte Oberflächenstrukturen von Schilddrüsenzellen gebildet. Das führt zur einer Überproduktion von Thyroxin. Die Folge ist eine Schilddrüsenvergrößerung und –überfunktion.
Äußere Kennzeichen des Krankheitsprozesses sind Hervortreten der Augäpfel aus ihren Höhlen, verstärkter Tränenfluss, Rötung und Brennen, starrer Blick und Sehen von Doppelbildern.
Die Überfunktion der Schilddrüse geht häufig mit folgenden Symptomen einher: schnellerer Herzschlag, vermehrtes Schwitzen, Haarausfall, innere Unruhe, Schlaflosigkeit, Gewichtsabnahme trotz ausreichenden Essens, Fingerzittern.

BSE und Prionen, Themen die sowohl Wissenschaftler als auch Laien zur gegenwärtigen Zeit stark beschäftigen. Prionen deshalb, weil sie eine mögliche neue Form der Vermehrung ohne die Beteiligung von Nucleinsäuren darstellen und damit ein Dogma der Biologie ins Wanken bringen. Aber auch andere Dogmen sind im Zusammenhang mit BSE ins Wanken geraten. Dabei handelt es sich um Grundwerte unseres Zusammenlebens, welches durch bestimmte Regeln, aber auch durch Vertrauen gekennzeichnet ist. Wenn dieses Vertrauen, wie jetzt beim Verbraucherschutz missbraucht wird, hat dies entscheidende Auswirkungen auf unser Zusammenleben. Im Folgenden wird in einzelnen Abschnitten versucht, die BSE-Problematik von allen Seiten zu beleuchten.

Die Cholera ist eine durch Bakterien ausgelöste Darminfektion, die zu starken Durchfällen, Erbrechen, Krämpfen, Mattigkeit und einem lebensbedrohlichem hohem Flüssigkeits- und Salzverlust führen kann, der unbehandelt durch Kreislauf- und Nierenversagen fast immer tödlich endet. Sie breitete sich in den letzten Jahren wieder stärker aus, insbesondere bei schlechten, hygienischen Bedingungen (Flüchtlingslager, Naturkatastrophen). Verseuchtes Trinkwasser und mit solchem Wasser gewaschene Lebensmittel sind für die Übertragung verantwortlich. Vor allem in den Entwicklungsländern kommt es immer wieder zum Ausbruch der Krankheit. Als Behandlungsmaßnahme muss in erster Linie ein Ausgleich des Flüssigkeits-, Elektrolyte- und Zucker(Glucose)verlustes gewährleistet sein. Vorbeugend kann man sich in gefährdeten Gebieten durch abgekochtes Trinkwasser und den Verzicht von Salat, Meeresfrüchten und Obst schützen.

Diphtherie wird durch Bakterien (Corynebacterium diphtheriae) ausgelöst und durch Tröpfcheninfektion von Mensch zu Mensch übertragen. Die Inkubationszeit beträgt 1–7 Tage, Krankheitssymptome können Gaumen- und Rachenbelag, Schluckbeschwerden, Atem- und Kreislaufbeschwerden, Abgeschlagenheit und Fieber sein. Wird die Krankheit nicht behandelt, kann es zu Herzmuskelentzündungen, Kreislaufversagen und sogar Herztod kommen.

Vorbeugende Maßnahmen wie eine vorbeugende Diphtherieschutzimpfung in Kombination mit der Impfung gegen Wundstarrkrampf und Keuchhusten alle 10 Jahre wird empfohlen. Meldepflichtig sind Erkrankung und Tod.

An Ebola haben sich wohl Filme wie „Outbreak“ ein Beispiel genommen. Nur das es sich bei dieser Krankheit um bittere Realität handelt. Die Krankheit verläuft in 50 – 80 % der Fälle tödlich: Das Gewebe der Betroffenen löst sich langsam auf, sie verbluten innerlich und sterben nach kurzer, qualvoller Zeit – Medikamente sind noch weit vor der einsatzfähigen Reife. Gerade durch ihre schnelle Übertragung, ist diese Krankheit in einer Welt, die immer mehr globalisiert wird, ein ernst zu nehmendes Risiko.

In der Zeit von 1976 bis zum Jahr 2009 gab es einige große Ebola-Epidemien:

• 1976 im Sudan und Zaire
• 1977/78 in Zaire
• 1979 und 1983 im Sudan
• 1995 in dem Städtchen Kikwit in Zaire
• 2000 in Uganda
• 2003 in der Republik Kongo
• 2004 im Sudan
• 2007/2008 in der Republik Kongo

* 06.08.1881 in Lochfield (Schottland)
† 11.03.1955 in London

Der bekannte schottischer Bakteriologe, ALEXANDER FLEMING, wurde am 06. August 1881 in Lochfield bei Darvel geboren. Nach seiner Lehrzeit in einer Reederei und seiner Militärdienstpflichtzeit studierte er Medizin.

Während des Studiums befasste er sich vor allem mit der Erforschung von Bakterien. Dabei passierte ihm eines Tages das Missgeschick: Eine seiner mühsam steril gehaltenen Bakterienkulturen wurde von den Sporen eines Schimmelpilzes befallen und von diesem mit einem Geflecht und seinen Fruchtkörpern überzogen. Als er diese unbrauchbar gewordene Kultur wegwerfen wollte, machte FLEMING die erstaunliche Entdeckung, dass sich überall dort, wo sich der Pilz ausbreitete, keine Bakterien ansiedelten und dort, wo welche vorhanden waren, diese sogar zugrunde gingen. So entdeckte er das Penicillin.

FLEMING wurde 1944 in den Adelsstand erhoben und erhielt ein Jahr später den Nobelpreis für Medizin oder Physiologie.

Geschlechtskrankheiten werden durch sexuellen Kontakt übertragen. Je häufiger man seinen Partner wechselt, desto größer ist das Erkrankungsrisiko. Vor den meisten Geschlechtskrankheiten kann man sich durch die Benutzung eines Kondoms schützen. Die Heilungschancen sind in der Regel sehr gut, vorausgesetzt die Krankheit wird früh erkannt und behandelt. Leider zeigen sich die Symptome oft sehr spät.