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Gentechnik/Biotechnik
Vorlesung im WS 2010/2011
Prof. Theo DingermannInstitut für Pharmazeutische Biologie
Goethe-Universität Frankfurt/[email protected]
Rekombinante Wirkstoffe
Dienstag, 2. November 2010
Thomas Hunt Morgan, der „Entdecker“ der
Gene
Dienstag, 2. November 2010
1910 gelang es dem amerikanischen Biologen Thomas Hunt Morgen durch Vererbungsversuche mit der Taufliege Drosophila melanogaster zu zeigen, dass Gene, ähnlich wie eine Perlenkette, auf den Chromosomen aufgereiht sind.
Thomas Hunt Morgan, 1866 – 1945
+/vg b/vg+/+ +/b
+bvg
Dienstag, 2. November 2010
1. Mendel‘sche Regel(Uniformitätsgesetz)
Nachkommen homozygoter Eltern haben denselben Phänotyp
2. Mendel‘sche Regel(Spaltungsgesetz)
Segregation dominanter und rezessiver Merkmale in F2 im Verhältnis 3:1
3. Mendel‘sche RegelUnabhängige Segregation zweier dominanter und
rezessiver Merkmale in F2 im Verhältnis 9:3:3:1
Thomas Hunt Morgan, 1866 – 1945
Dienstag, 2. November 2010
Erbsen
Rund und grün
Die 3. Mendel‘sche Regel
R/R G/GRunzelig und gelb
r/r g/g
Phenotyp
R/r G/g Genotyp
Doppel heterozygote Organismen
Dienstag, 2. November 2010
TestKreuzung
R/r G/g r/r g/g
1 1 1 1
3. Mendel‘sche RegelUnabhängige Segregation zweier dominanter und
rezessiver Merkmale
r/gR/G r/g
rr/ggrR/gGR/g r/G
RR/gg rr/gG
Die 3. Mendel‘sche Regel
Dienstag, 2. November 2010
R/r G/g
selfen
R/GR/G r/g
r/gRr/gG
rR/gG rr/ggRR/GG
R/g r/G
R/gr/G
RR/gGrR/GG
Rr/ggrr/Gg
RR/GgrR/ggRR/ggrR/Gg
Rr/GGrr/gGRr/gGrr/GG 1
3
3
9
Die 3. Mendel‘sche Regel
Dienstag, 2. November 2010
TestKreuzung
R/r G/g r/r g/g
1 1 1 1
r/gR/G r/g
rr/ggrR/gGR/g r/G
RR/gg rr/gG
Die 3. Mendel‘sche Regel
elterlichePhenotypen
nicht elterlichePhenotypen
Dienstag, 2. November 2010
R r
G g
AR r G g
B
R/G 1/4 1/4
r/g 1/4 R/g
1/4 r/G
BA
1/2 1/2 0 0
R/r G/g
Elterliche Phenotypen
Nicht elterliche Phenotypen
Die 3. Mendel‘sche Regel
Dienstag, 2. November 2010
1910 gelang es dem amerikanischen Biologen Thomas Hunt Morgen durch Vererbungsversuche mit der Taufliege Drosophila melanogaster zu zeigen, dass Gene, ähnlich wie eine Perlenkette, auf den Chromosomen aufgereiht sind.
Thomas Hunt Morgan, 1866 – 1945
+/vg b/vg+/+ +/b
+bvg
Dienstag, 2. November 2010
F1+/b +/vg
Thomas Hunt Morgan, 1866 – 1945
+/+ +/+ b/b vg/vg
vg/vg +/+ vg/vg b/b+/+ +/+ +/+ b/b
+bvg
Dienstag, 2. November 2010
F1+/b +/vg
Thomas Hunt Morgan, 1866 – 1945
+/+ +/+ b/b vg/vg
vg/vg +/+ vg/vg b/b+/+ +/+ +/+ b/b
+bvg
Dienstag, 2. November 2010
+ b
+ vg
A+ b + vg
B
+/+ 1/4 1/4
b/vg 1/4 +/b
1/4 vg/+
BA
1/2 1/2 0 0
+/b +/vg
Elterliche Phenotypen
Nicht elterliche Phenotypen
Dienstag, 2. November 2010
TestKreuzung
1 1 1 1 b/vg
+/+ b/vgbb/vgvgb+/vg+
+/vg +/b++/vgvg bb/vg+
+/b +/vg b/b vg/vg
elterlichePhenotypen
nicht elterlichePhenotypen
965 944 206 185
206 + 185 965 + 944 + 206 +185
= 17 %
Prozentsatznicht elterliche
Phenotypen
1 1 0 0
Dienstag, 2. November 2010
Frederic Griffith, und sein
„transformierendes Prinzip“
Dienstag, 2. November 2010
Als Angestellter im britischen Gesundheitsministerium, forschte er unter sehr primitiven Bedingungen höchst kreativ.
Frederick Griffith, 1877 – 1941
mit rauer Oberfläche wachsendeS. pneumoniae
mit glatter Oberfläche wachsendeS. pneumoniae
Was verursacht eine Lungenentzündung?
Streptococcus pneumoniae
Dienstag, 2. November 2010
Frederick Griffith, 1877 – 1941
Das „transformierende Prinzip“ (1928)
Dienstag, 2. November 2010
Frederick Griffith, 1877 – 1941
Das „transformierende Prinzip“ (1928)
Dienstag, 2. November 2010
Frederick Griffith, 1877 – 1941
Das „transformierende Prinzip“ (1928)
Dienstag, 2. November 2010
Frederick Griffith, 1877 – 1941
Das „transformierende Prinzip“ (1928)
Dienstag, 2. November 2010
Oswald T. Avery, 1877 – 1955
Die Wiederentdeckung der Griffith-Entdeckung (1944)
Dienstag, 2. November 2010
Erwin Chargaff, der unlucky looser
Dienstag, 2. November 2010
Chargaff entdeckte die Basen Adenin und Guanin sowie Thymin und Cytosin in der DNA und stellte die so genannten Chargaff’schen Regeln auf.
Erwin Chargaff, 1905 – 2002
%C = %G
%A = %T
Dienstag, 2. November 2010
Erwin Chargaff, 1905 – 2002
5'-ATGCCAGG-3'3'-TACGGTCC-5'
Anzahl Basen: A: 3 T: 3 C: 5 G: 5
1016 = 62,5%
"GC-Gehalt" ist organismusspezifisch
G+CA+T+G+C [%]
Dienstag, 2. November 2010
Erwin Chargaff, 1905 – 2002Gattung GC-GehaltStreptomyces coelicolor 72 %Mycococcus xanthus 68 %Halobacterium sp. 67 %Homo sapiens 40 %Saccharomyces cerevisiae 38 %Arabidopsis thaliana 36 %Methanosphaera stadtmanae 27 %Plasmodium falciparum 20 %
Dienstag, 2. November 2010
Erwin Chargaff, 1905 – 2002
Chargaff über Watson & Crick:
“That such pygmies should cast such giant shadowsonly shows how late in the day it is”
Chargaff hatte alles, um das Geheimnis der DNA zu lüften:
Aber: Der entscheidende Geistesblitz kam ihm nicht!
Dienstag, 2. November 2010
Der geniale Coup
Dienstag, 2. November 2010
Was Chargaff und Pauling nicht schafften, hatte Watson und Crick am 28. Februar 1953 geschafft.
Francis Crick, 1916 – 2004James Watson, 1928
"It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material."
Dienstag, 2. November 2010
George Emil Palade, der Entdecker der
Ribosomen
Dienstag, 2. November 2010
Schwerpunkt der Arbeiten von Palade waren elektronenmikroskopische Untersuchungen von Zellstrukturen wie Mitochondrien, Chloroplasten und dem Golgi-Apparat.1953 lieferte er die erste Beschreibung der Ribosomen. 1974 erhielt er gemeinsam mit Albert Claude und Christian de Duve den Medizinnobelpreis „für ihre Entdeckungen zur strukturellen und funktionellen Organisation der Zelle“.
George Emil Palade , 1912 – 2008
Dienstag, 2. November 2010
Arthur Kornberg, der erste, der DNA
synthetisierte
Dienstag, 2. November 2010
Zusammen mit Severo Ochoa erhielt er 1959 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin „für die Entdeckung des Mechanismus in der biologischen Synthese der Ribonukleinsäure und der Desoxyribonukleinsäure“
Arthur Kornberg, 1918 – 2007
Kornberg isolierte 1956 erstmals das Enzym DNA-Polymerase I aus dem Bakterium Escherichia coli. Dieses Enzym wurde auch “Kornberg-Polymerase” genannt.1967 synthetisierte Kornberg als erster ein infektiöses Virus in vitro – das ca. 5.000 Bp lange ϕX174 Virus.
Dienstag, 2. November 2010
Der intelligente experimentelle Beweis des Replikationsmechanismus
Dienstag, 2. November 2010
1958
b c
Matthew Meselson, 1930Franklin W. Stahl, 1929
a
Dienstag, 2. November 2010
1958
Matthew Meselson, 1930Franklin W. Stahl, 1929
Dienstag, 2. November 2010
Jacques Monod und François Jacob
zeigten erstmals die Existenz der mRNA
Dienstag, 2. November 2010
Die beiden Franzosen Jacques Monod und François Jacob reichten 1960 beim Journal of Molecular Biology eine Arbeit ein, in der sie bewiesen, dass eine Boten-RNA (mRNA) existiert, die ein Zwischenglied der in der DNA gespeicherten genetischen Information einerseits und der in Form der Proteine realisierten Information andererseits besteht.
François Jacob, 1920Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 2. November 2010
Sie entwickelten ein Modell (Operon-Modell) für das Zusammenwirken von Regulatorgenen, Operatoren, Promotoren, Strukturgenen und allosterischen Proteinen, den Repressoren, bei der Synthese von messenger-RNA.
François Jacob, 1920Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 2. November 2010
François Jacob, 1920Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 2. November 2010
François Jacob, 1920Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 2. November 2010
François Jacob, 1920Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 2. November 2010
François Jacob, 1920Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 2. November 2010
Marshall Warren Nirenberg: Der erste
Buchstabe des genetischen Codes
Dienstag, 2. November 2010
Heinrich Matthaei und Marshall Warren Nierenberg planten gemeinsam das wohl bedeutendste Experiment der Genetik. Das sogenannte “Poly-U-Experiment” war der Schlüssel zur Entzifferung des genetischen Codes. Es wurde von Heinrich Matthaei allein im Mai 1961 im gemeinsamen Labor durchgeführt.Nirenberg erhielt 1968 zusammen mit Har Gobind Khorana und Robert W. Holley den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.
Marshall Warren Nirenberg, 1927 – 2010J. Heinrich Matthaei, 1929
Dienstag, 2. November 2010