Methoden der Molekularbiologie – Erbgutmanipulation für die Wissenschaft?

Symbolbild für Molekularbiologie

Molekularbiologie

Die Molekularbiologe beschreibt ein Teilgebiet der Biologie. Es handelt sich um ein interdisziplinäres Fachgebiet der Biowissenschaften, mit Einflüssen der Physik, Chemie und Medizin. Die molekular-biologische Forschung untersucht Lebensvorgänge in Organismen auf molekularer Ebene. Dabei werden die Erbgutträger und Makromoleküle RNA und DNA sowohl gezielt aufgetrennt als auch verändert. Beim Umgang mit dem Erbgut sind ethnische und Sicherheitsaspekte zu beachten.

Molekularbiologische Methoden für die Erbgutanalyse

Die Untersuchung der Zusammensetzung von RNA und DNA ist Hauptbestandteil der Molekularbiologe und ermöglicht Auskünfte über Funktionen und Strukturen der Erbgutträger. Medizin, Lebensmitteltechnik und Landwirtschaft lassen diese Informationen in ihre Forschungen einfließen. Die Molekularbiologe ermöglicht große Fortschritte und Innovationen in den wissenschaftlichen Bereichen. Die molekular-biologischen Informationen fließen in Forschungsprojekte der Gentechnik, Genetik oder Medizin ein. Sie helfen bei der Aufklärung von Krankheitsursachen und der Entwicklung neuer Medikamente für deren Behandlung. Dafür ist es erforderlich, den genetischen Code auf den DNA- und RNA-Strängen zu entschlüsseln. Der Code besteht aus 20 verschiedenen Aminosäuren, die in ihrer Reihenfolge je nach Organismus variieren. Das Verfahren, welches die Abfolge der Aminosäuren auf den Strängen ermittelt, wird als Sequenzierung bezeichnet. Oft ist es nötig, DNA und RNA in ihre Bestandteile aufzutrennen. Dies kann mittels eines elektrischen Feldes erfolgen, da die einzelnen Aminosäuren unterschiedlich elektrisch geladen sind. Bei der Gelelektrophorese erfolgt die Auftrennung der Aminosäuren innerhalb eines Gels. An diesem wird eine Spannung angelegt, die die Aminosäuren im Gel wandern lässt. Je nach Größe durchqueren diese das Feld mehr oder weniger schnell. Das Erbgut kann mit Hilfe der Molekularbiologie auch gezielt manipuliert werden. Dabei wird ein Abschnitte von Fremd-DNA in die ursprüngliche DNA eingebaut oder aus dieser entfernt. Der Ein- und Ausbau einzelner DNA-Fragmente erfolgt mit Hilfe spezieller Enzyme, welche den DNA-Strang an definierten Stellen aufschneiden. Mittels dieses Verfahrens erhält ein Organismus neue Eigenschaften. So können damit beispielsweise Resistenzen von Bakterien gegenüber Antibiotika deaktiviert werden. Auch das Erschaffen neuer Organismen ist möglich.

Ethnische Verantwortung in der molekularbiologischen Forschung

Das Wissen über die Vorgänge der Molekularbiologie und deren Anwendung bringt große Verantwortung und Risiken mit sich. Ob vorsätzlich oder unbeabsichtigt, die unsachgemäße Anwendung der Methoden kann gravierende Schäden anrichten. Die Gefahren bestehen dabei für Menschen und Ökosysteme. Fehlerhaftes Arbeiten kann zur Verbreitung von Bakterienresistenzen und Krankheiten führen. Ein Missbrauch der molekularbiologischen Methoden muss daher dringend vermieden werden. Daher existieren rechtliche Vorschriften, an die sich jeder halten muss, der mit genetischen Material arbeitet. Die Bioethik beschäftigt sich mit gesetzlichen und moralischen Fragestellungen, die jeder Wissenschaftler berücksichtigen sollte. Das Klonen menschlicher Zellen ist in Deutschland und vielen anderen Ländern beispielsweise strengstens verboten. Auch die Verbreitung gentechnisch manipulierter Organismen, wie z.B. Nutzpflanzen in der Landwirtschaft, wird durch die Gesetzgebung stark eingeschränkt. Die genauen Auswirkungen zeigen sich meist erst lange Zeit später, nachdem der neue Organismus in Umlauf gebracht wurde.

Aussichten für die molekulare Forschung

Mit Bedacht eingesetzt bieten molekularbiologische Methoden große Chancen für die einzelnen Fachbereiche. Forschungsprojekte untersuchen die Umwandlung beliebiger Körperzellen in Stammzellen. Daraus könnten anschließend verschiedene Organgewebe gezüchtet werden, indem man die Stammzellen bestimmten Wachstumsimpulsen aussetzt. Zur Behandlung von Patienten kann so krankhaftes Gewebe oder gar das ganze Organe ersetzt werden. In der Lebensmittel- oder Umweltbiotechnologie dient die Erforschung der Molekularbiologie oft der Ertragssteigerung. So werden sich auch in Zukunft viele Forschungsprojekte mit der Effizienzsteigerung von Enzymen beschäftigen. Diese dienen anschließend der effizienteren Herstellung von Lebensmitteln oder Biogas.

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