Was sind rekombinante Bakterien?
Rekombinante Bakterien sind Bakterien, die gentechnisch verändert wurden. Dies bedeutet, dass ihre DNA durch die Einführung neuer DNA verändert wurde. Solche Bakterien sind in der biologischen Forschung und für industrielle und umwelttechnische Zwecke von immensem Wert.
Neue DNA wird häufig in eine Art Vehikel eingeführt, das als Vektor bekannt ist . Dies kann ein Plasmid oder ein Virus sein. Das Plasmid hat eine Art selektierbaren Marker, so dass die Zellen ihn weiterhin produzieren. Dies ist häufig eine Antibiotikaresistenz. Es ist auch möglich, ein Gen direkt in die DNA des Bakteriums einzuführen.
Wenn ein neues Gen kloniert wird, wird es häufig in einem Mikroorganismus und häufig in Bakterien exprimiert. Die Laborratte der Bakterienwelt ist Escherichia coli , die häufig in unserem Darm vorkommt. Für Klonierungsexperimente stehen viele E. coli- Stämme zur Verfügung.
Es sind viele Klonierungskits erhältlich, die eine hohe Expression des von einem klonierten Gen in E. coli produzierten Proteins ermöglichen. Dies wird als Überexpression bezeichnet . In der Grundlagenforschung helfen solche Techniken, genügend Material bereitzustellen, um die Funktion und Eigenschaften des Produkts des Gens zu untersuchen.
Überexpressionstechniken in rekombinanten Bakterien waren für verschiedene Industrien von großem Nutzen. Sie haben die Herstellung von Materialien ermöglicht, die nur schwer von natürlichen Quellen zu isolieren sind. Das Isolieren von Verbindungen aus Menschen gefährdet auch die Ausbreitung von Krankheiten. Viele Proteine von medizinischer Bedeutung wurden auf diese Weise kommerziell hergestellt. Insulin, menschliches Wachstumshormon und das Anti-Anämie-Medikament Erythropoetin sind einige Beispiele.
Viele andere Bakterienarten können genetisch verändert werden. Dies schließt diejenigen ein, die unter extremeren Umweltbedingungen leben können, wie z. B. verschmutztes Abwasser. Häufig erfordert der Prozess der Herstellung einer Chemikalie oder des Abbaus einer Chemikalie mehrere verschiedene chemische Schritte. Wissenschaftler konnten einige rekombinante Bakterien mit den Genen für ganze Wege der Biosynthese oder des biologischen Abbaus von Verbindungen konstruieren.
Genetisch veränderte Bakterien finden Verwendung in der Bioremediation . Dies ist die Praxis der Verwendung von Organismen zur Behandlung von durch Menschen verursachter Verschmutzung. Bakterien und Pilze werden seit Jahrzehnten zur Abwasserbehandlung und Dekontamination von mit organischen Schadstoffen angereicherten Gewässern und Böden eingesetzt. Mit dem Aufkommen der Gentechnik ist es jedoch möglich, rekombinante Bakterien zu konstruieren, um Schadstoffe unter Bedingungen abzubauen, die für unveränderte Mikroorganismen ungünstig sein können.
Bakterien nehmen besonders gut giftige Metalle auf. Die Behandlung von kontaminiertem Boden und festen Abfällen erfolgt im Allgemeinen in einem großen Tank, der als Bioreaktor bekannt ist . Auf diese Weise können die rekombinanten Bakterien zurückgehalten werden, damit sie nicht in die Umwelt gelangen. Es erleichtert auch die Optimierung der Umgebungsbedingungen für diejenigen, die das Wachstum der Bakterien begünstigen. Es können auch neue Bakterienstämme erzeugt werden, um Verbindungen abzubauen, die zuvor sehr widerstandsfähig gegen Abbau waren.