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Genetische Forschung – Einsatz von Viren 05:16 min

Textversion des Videos

Transkript Genetische Forschung – Einsatz von Viren

Hallo. Willkommen zum Video “Viren in der genetischen Forschung”. In diesem Video lernst Du, was sind Viren? Außerdem lernst Du, wie Viren als Vektoren benutzt werden. Du lernst mehrere Einsatzmöglichkeiten von Viren in der Genforschung und in der Medizin kennen. Auch Dir sind sie bestimmt als Krankheitserreger begegnet. Doch was sind Viren? Im Gegensatz zu Bakterien bestehen die Viren nicht aus Zellen. Viele Forscher sind sich weitgehend darüber einig, dass Viren deshalb keine Lebewesen sind. Es handelt sich jedoch um eine kontroverse Diskussion, die noch nicht als abgeschlossen gilt. Viren zeigen unterschiedliche Erscheinungsformen. In der Regel bestehen die Viren aus einer Proteinhülle, die als Capsid bezeichnet wird. Drinnen befindet sich Nucleinsäure. Je nach Virus entweder RNA oder DNA. Viren sind viel kleiner als Bakterienzellen. Sie sind nicht mehr unter dem Lichtmikroskop sichtbar. Bestimmte Viren, die Bakteriophagen sind auf Bakterien angewiesen. Viren können sich generell nur in Wirtszellen vermehren. Viren verfügen über keinen eigenständigen Replikationsmechanismus und haben auch keinen eigenen Stoffwechsel. Unterschiedliche Viren zeigen viele unterschiedliche Infektions- und Replikationsmechanismen. Auf diese gehen wir nicht in diesem Video ein. Von großer Bedeutung bei der Gentechnik ist, dass Viren in der Regel die Fähigkeit besitzen, ihre Nucleinsäuren in die Wirtszelle einzuschleusen. Somit werden Viren als Vektoren eingesetzt. Beim Einsatz von Viren als Vektoren muss einiges beachtet werden. Es ist wichtig, auf die Sicherheit und Unschädlichkeit der Viren zu achten. So werden die Viren, bevor sie als Vektor eingesetzt werden, modifiziert, damit sie nicht mehr krankheitserregend sind. Bei der Wahl eines geeigneten viralen Vektors spielt die Stabilität des DNA-Einbaus eine Rolle. Bei manchen Viren liegt die eingeschleuste DNA neben der Wirts-DNA vor. Andere Viren verfügen über zum Beispiel die Fähigkeit, die DNA in das Genom der Wirtszelle einzubauen. Da der Ort des Einbaus oft unspezifisch ist, kann das unerwartete Folgen haben. Generell ist diese Form des Einbaus jedoch stabiler. Außerdem zeigen einige Viren zellspezifität. Das heißt, sie befallen nur eine bestimmte Art von Zellen. Ein Vorteil der Verwendung von Viren als Vektoren ist, dass auch In-vivo-Methoden möglich sind. Viren dienen als Vektoren in der Gentherapie. Hierfür muss zumindest ein Teil der viralen Nucleinsäure entfernt werden. Es erfolgt der Einbau des gewünschten Gens in den Virus. Der Virus wird in den Patienten gespritzt. Es kommt zum Einschleusen eines therapeutischen Gens in die Zellen des Patienten. Bei der Gentherapie wird das Gen meist in Stammzellen eingeschleust, zum Beispiel in Knochenmarkszellen, denn diese können sich das ganze Leben lang vermehren. Durch das Einschleusen eines gesunden Gens, können viele genetische Krankheiten geheilt werden. Es besteht jedoch noch hoher Forschungsbedarf. Zurzeit wird an vielen anderen Anwendungen von Viren geforscht. Zum Beispiel als virale Impfstoffe, bei der Immunisierung, bei der Tumorbehandlung mithilfe onkolytischer Viren oder bei der Markierung von Zellen. So kann zum Beispiel mithilfe von Viren ein Gen in eine Zelle eingeschleust werden, das für ein fluoreszent leuchtendes Protein codiert. Wir kommen zur Zusammenfassung des Videos: Wir haben über Viren geredet. Es handelt sich um keine Zellen. Viren benötigen Wirtszellen, um sich zu vermehren. Viren finden vor allem Verwendung als Vektoren. Sie werden zum Beispiel in der Gentherapie eingesetzt. Viren spielen in vielen verschiedenen Forschungsansätzen eine Rolle. Danke für Deine Aufmerksamkeit. Tschüss, bis zum nächsten Video.

1 Kommentar
  1. hat mir sehr geholfen
    danke

    Von Jeremy 1, vor mehr als 5 Jahren

Genetische Forschung – Einsatz von Viren Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Genetische Forschung – Einsatz von Viren kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe den Prozess der Gentherapie unter dem Einsatz von Viren als Vektoren.

    Tipps

    Viren nutzt man in der Gentherapie sehr gerne, da einzelne Gene sehr gut in ihr Genom integriert werden können.

    Lösung

    In der Gentherapie werden Viren als Vektoren benutzt. Es wird hierfür ein Stück der Erbinformation des Virus entfernt und stattdessen ein fremdes Gen eingesetzt. Dieser Virus kann dann in den Patienten injiziert werden, wodurch dieser die Information für die Produktion von gesunden Zellen erhält. Auf diese Weise können viele genetische Krankheiten therapiert werden.

  • Definiere den Begriff Viren.

    Tipps

    Viren benötigen einen Wirt, um sich zu vermehren.

    Lösung

    Viren werden von vielen Forschern nicht zu den Lebewesen gezählt, da sie nicht aus Zellen bestehen. Sie sind wesentlich kleiner als Bakterien. Unter dem Lichtmikroskop sind sie nicht mehr zu erkennen. Viren findet man in sehr vielen verschiedenen Ausprägungen. Sie können als Erbmaterial entweder DNA oder RNA enthalten. Viren sind auf Wirtszellen angewiesen, denn sie haben keinen eigenen Stoffwechsel oder Replikationsmechanismus.

  • Erkläre den Ablauf einer HIV-Infektion.

    Tipps

    In der Phase, in der sich das Virus im menschlichen Körper besonders stark vermehrt, ist die Ansteckungsgefahr besonders hoch.

    Lösung

    Bei einer Infektion mit dem HI-Virus kommt es zunächst zu grippeähnlichen Symptomen. In dieser Zeit vermehrt sich das Virus explosionsartig im menschlichen Körper. Im weiteren Verlauf der Krankheit muss der Patient keine Symptome mehr haben, es kommt jedoch zu einer raschen Reduktion der T-Helferzellen und damit zu einer Schwächung des Immunsystems. Ist das Immunsystem extrem geschwächt, so kommt es zu „opportunistischen Infektionen". Hier lösen Krankheitserreger, die normalerweise harmlos für den Menschen sind, schlimme Erkrankungen aus. Durch diese Infektionen ist das Aids-Stadium gekennzeichnet.

  • Nenne die Faktoren, die beim Einsatz von Viren als Vektoren zu berücksichtigen sind.

    Tipps

    Viren sind wesentlich kleiner als Bakterien.

    Lösung

    Viren lassen sich sehr gut als Vektoren benutzen. Setzt man Viren in der Gentechnik ein, so ist darauf zu achten, dass sie unschädlich sind, also keine Krankheiten mehr auslösen. Außerdem ist es wichtig, dass ihre DNA stabil ist, damit der Einbau in eine fremde DNA optimal erfolgen kann. Es ist auch darauf zu achten, dass die Viren nur eine bestimmte Zellart als Wirtszelle befällt. Hierfür wird der Begriff der Zellspezifität verwendet.

  • Bestimme Charakteristika von Viren und Bakterien.

    Tipps

    Viren benötigen eine Wirtszelle, um sich zu vermehren und um ihre Stoffwechselwege aufrecht erhalten zu können.

    Lösung

    Vergleicht man Viren und Bakterien so fällt auf, dass Viren wesentlich kleiner sind als Bakterien. Viren bestehen aus einer Proteinhülle, auch Capsid genannt. Sie haben keinen eigenen Stoffwechsel oder einen eigenen Replikationsmechanismus. Hierfür benötigen sie eine Wirtszelle. Bakterien vermehren sich hingegen durch Zellteilung. Sie tragen zusätzlich zum Bakterienchromosom Plasmide, die ihre Erbinformationen enthalten. Antibiotika wirken nur gegen Bakterien.

  • Erläutere den Vermehrungszyklus der Bakteriophagen.

    Tipps

    Hat die Bakteriophage ihre DNA injiziert, so liegen alle Informationen für die Produktion einer neuen Phage im Erbmaterial vor. Demnach werden die einzelnen Bestandteile der Phage schließlich produziert.

    Lösung
    • Der lytische Vermehrungszyklus der Bakteriophagen beginnt, indem die Phage sich mit ihren Schwanzfasern an der Oberfläche des Bakteriums anlagert (Adsorption).
    • Im Anschluss zieht sich der Schwanz der Phage zusammen, sodass die Phagen-DNA in das Bakterium injiziert wird (Injektion). Danach löst sich die Phage von der Wirtszelle und zerfällt.
    • Es schließt sich die Latenzphase an, in der noch keine neuen Phagen nachweisbar sind.
    • Doch die Phagen-DNA wird bald von Enzymen (RNA-Polymerase) erkannt, und so transkribiert und translatiert. Dies findet in der Produktionsphase statt, in der die einzelnen Bausteine für die neuen Phagen synthetisiert werden.
    • Diese Einzelteile werden danach in der Reifungsphase zusammengelagert, sodass neue Phagen in der Wirtszelle vorliegen.
    • Durch Enzyme wird die Mureinwand des Bakteriums schließlich aufgebrochen und die Bakterienzelle löst sich auf (Lyse). Dabei werden die neuen Phagen freigesetzt.