01.04.2001 ETH Zürich / D-MAVT / Einführung in die Biotechnologie / Felix Gmünder 1 Viren und Zellen Die Organisationsstufen biologischer Systeme am Beispiel der Pflanzen. Jede Stufe symbolisiert ein Komplexitätsniveau. In der Biotechnologie interessieren wir uns für die Bereiche von den Makromolekülen bis zur Organisationsstufe der Zellen.
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Viren und Zellen - gmuender.org · Human Immunodeficiency Virus, HIV. 01.04.2001 ETH Zürich / D-MAVT / Einführung in die Biotechnologie / Felix Gmünder 9 Ausgewählte Viren RNA-Viren
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01.04.2001 ETH Zürich / D-MAVT / Einführung in die Biotechnologie / Felix Gmünder 1
Viren und Zellen
Die Organisationsstufen biologischer Systeme am Beispiel der Pflanzen. Jede Stufesymbolisiert ein Komplexitätsniveau. In der Biotechnologie interessieren wir uns für dieBereiche von den Makromolekülen bis zur Organisationsstufe der Zellen.
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Welche biologischen Agenzien werden genutzt?
• Viren
• Bakterien
• Pilze
• Algen
• Pfanzliche Zellen
• Tierische Zellen(animalische Zellen)
• Menschliche Zellen
• Teile von Zellen: Organellen,Enzyme, Antikörper, DNS etc.
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Grössenvergleich
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Mikrobielle Lebensformen (Mikroorgamismen)
• Plasmide und Viren sind keine selbstständigen Lebensformen
Plasmide («nackte DNS»)
Viren («verpackte DNS»)
• Prokaryonten:
Bakterien (inkl. Blaualgen)
• Eukaryonten:
Pilze
Protozoen
Algen
• In der Biotechnologie ebenfalls genutzt (gehören nicht zu den Mikroorgansimen)
einzelne Zellen von Pflanzen, Tieren und Mensch
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Die 5 „Königreiche“ des Lebens
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Viren
Wichtigste Charakteristika
– Keine selbstständigen Lebensformen: Sind für Vermehrungauf lebende Zellen angewiesen
– Grösse: 10 bis 400 nm (Länge bis rund 2 µm)
– Kein eigener Stoffwechsel
– Enzyme teilweise vorhanden
– Erbsubstanz DNS oder RNS
– Hülle (Capsid) aus Capsomeren aufgebaut
– Wirtsspezifität
– Bakterienviren werden Phagen genannt
– Gentechnologie: Für den Gentransfer verwendbar(„Genfähren“, „Vektoren“)
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VerschiedeneFormen von Viren
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Human Immunodeficiency Virus, HIV
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Grundstruktur eines Bakteriums
• Zw = Zellwand Li = Lipidtropfen
• Cm = Zellmembran N = Nukleoid
• Cp = Cytoplasma PHB = Polyhydroxybuttersäure
• Ge = Geissel Pi = Pili
• Gly = Glykogengranula Pl = Plasmid
• Ka = Kapsel Po = Phosphatgranula
• Rb = Ribosomen S = Schwefeleinschlüsse
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Das grösste Bakterium: Ein Exot unter ExotenNZZ 21.4.1999
Wie klein darfs den sein, bitte schön?Nachdem die NASA 1997 behauptet hatte ineinem Marsmeteoriten Mikroben in der Grössevon 20 bis 50 nm gefunden zu haben, ging dieDiskussion los, wie klein denn einlebensfähiges Lebewesen(Bakterium) seinkönnte, unter der Annahme, dass dieSpielregeln der irdischen Biologie gelten. EinEscherichia coli enthält etwa 1000 Gene. Manvermutet, dass etwa 400-500 zum Leben nötigsind. In einer Kugel von 50 nm Durchmesserwürde dieses Genom bereits die Hälfte desVolumens ausmachen. Ob der übrige Platzreicht für alle Zellfunktionen? SeriöseWissenschaftler sind der Meinung, dasunterhalb 200 nm „nichts mehr läuft“ [Standdes Wissens 1999].
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Bakterien sind Lebenskünstler NZZ 24.1.2001
Bakterien stellen eine wichtige Ressource darDie Vielfalt der Bakterienarten, wahrscheinlich gibt esMillionen von Arten, ist eine wichtige Ressource für Stoffe,die in der Biotechnologie angewendet oder für nützlicheZwecke hergestellt werden können.
NZZ20.3.1996
NZZ30.6.1999
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Beispiele für technischinteressante Bakterienund deren Produkte
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