Zellen & Moleküle

Bakterien und Viren als Hilfsmittel der Gentechnik

Das Bakterium Escherichia coli wird sehr haeufig in der Gentechnik eingesetzt (elektronenmikroskopische Aufnahme). Bild: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH/Wikimedia Commons

Bakterien und Viren sind interessant für die Gentechnik, weil man aus ihnen Werkzeuge gewinnt, die auch bei der Arbeit mit anderen Zellen benutzt werden.

Aus Mikroorganismen werden wichtige Werkzeuge der Gentechnik gewonnen. Das Erbgut von Bakterien ist so organisiert, dass man Teile davon gut isolieren und als Hilfsmittel verwenden kann, um DNA-Stücke in eine andere Zelle zu bringen. Ausserdem stammen einige der wichtigsten Enzyme, die man im Labor braucht, ursprünglich aus Bakterien. Viren können ebenfalls als Gen-Transporter verwendet werden.

Bakterien

Bakterien sind winzige, einzellige Lebewesen. Sie sind zehnmal kleiner als Menschenzellen. Aber sie sind überall: In der Natur wimmelt es von ihnen, in der Erde und auf Pflanzen, aber sie befinden sich auch auf unserer Haut und in unseren Wohnräumen.

Im Gegensatz zu Menschen, Tieren und Pflanzen bestehen Bakterien nur aus einer einzigen Zelle. Sie haben auch keinen Zellkern, und der grösste Teil ihres Erbguts liegt auf einem einzigen Chromosom. Im Zusammenhang mit der Gentechnik sind die folgenden Bestandteile von Bakterien interessant:

  • Chromosom: Ein langer, zu einem Ring geschlossener Gen-Faden mit dem Erbgut des Bakteriums. Das Chromosom befindet sich als Knäuel frei im Zellinneren.
  • Plasmide: Viele Bakterien besitzen nebst dem Chromosom noch kleine Gen-Ringe, die man Plasmide nennt. Auf diesen Plasmiden befinden sich Gene, die nicht unbedingt lebensnotwendig sind, dem Bakterium aber unter bestimmten Bedingungen helfen können: beispielsweise „Schutz-Gene“, mit deren Hilfe es Proteine herstellt, die vor Giftstoffen schützen. Solche Gene können Bakterien auch resistent gegen Antibiotika machen.
  • Ribosomen: Genauso wie in Menschen-, Tier- und Pflanzenzellen gibt es auch in Bakterien „Protein-Fabriken“.
  • Pili: Die Oberfläche mancher Bakterien ist von einer grossen Anzahl langer, feiner Haare (Pili) besetzt. Mit diesen kann sich das Bakterium an Oberflächen festhalten.

Bakterien vermehren sich, indem sie das Chromosom und allfällige Plasmide verdoppeln und sich dann zweiteilen. Bei den meisten Bakterien geht das sehr schnell. Das Bakterium E. coli, eines der am meisten genutzten Bakterien im Labor, teilt sich unter günstigen Bedingungen alle 20 Minuten.

Viren

Viren können sich nicht selbstständig vermehren und gelten deshalb nicht als Lebewesen. Sie brauchen für ihre Vermehrung immer eine lebende Zelle als Wirt. Je nach Virus ist das ein Bakterium, eine Pflanzen-, Menschen- oder Tierzelle.

Viren sind noch zehnmal kleiner als Bakterien, also hundertmal kleiner als deine Zellen. Es gibt sehr viele verschiedene Viren mit unterschiedlichen Formen. Grundsätzlich sind sie aber alle ähnlich aufgebaut:

  • Virus-Genom: Auch Viren tragen Gene. Ihr Gen-Faden besteht je nach Virus entweder aus DNA oder RNA. Allerdings besitzen Viren verhältnismässig wenige Gene: Alle Gene für eine unabhängige Vermehrung fehlen.
  • Capsid: Der Gen-Faden wird von einer Hülle aus Proteinen umgeben, die man Capsid nennt.
  • „Schwanz“-Stück: Der Schwanz des Virus trägt am Ende kleine „Füsschen“, mit denen das Virus an die Oberfläche einer Wirtszelle andockt. Das kann es nur, wenn sich in der in der Zellwand bzw. Zellmembran der Wirtszelle Rezeptoren befinden, zu denen die „Füsschen“ passen wie ein Schlüssel ins Schloss. Das Virus nutzt diese Verbindung, um sein Erbgut in die Wirtszelle einzuspritzen.
Zuletzt geändert: 12.02.2025
Erstellt: 29.04.2016

Dieser Beitrag integriert Inhalte von der ehemaligen Website gene-abc.ch, die im Jahr 2016 von SimplyScience übernommen wurde. Das Gene ABC war eine Initiative des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF) und umfasste auch eine Reihe von YouTube-Videos.

Mehr