Fragen des Jahres 2018

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Wieso gehören Nabelschnurblutzellen zu den adulten und nicht zu den embryonalen Stammzellen?

"Adult" bedeutet "erwachsen". Bei adulten Stammzellen handelt es sich aber nicht nur um Stammzellen, die man im Körper von Erwachsenen findet. Die Zellen des Knochenmarks beispielsweise, welche die adulten Stammzellen des Blutes sind, gibt es auch bei Kindern. Im Gegensatz zu den embryonalen Stammzellen bilden sich aus adulten Stammzellen nur Zellen eines bestimmten Gewebetyps, zum Beispiel Blut oder Hautzellen. Auch aus den Stammzellen im Nabelschnurblut können sich nicht alle Zelltypen bilden. Deshalb zählt man sie zu den adulten Stammzellen.

Wer hat den Namen "Gen" erfunden?

Johannsen, der von 1857 bis 1927 lebte. Durch seine Arbeiten mit Bohnen fand er heraus, dass die vererbbaren Merkmale von gewissen "Elementen" im Innern der Zelle bestimmt werden. Johannsen gab diesen "Elementen" im Jahre 1909 den Namen "Gene".

Was ist der Unterschied zwischen grüner, roter und weisser Gentechnik?

Bei grüner, roter und weisser Gentechnik handelt es sich einfach um Begriffe, um die verschiedenen Einsatzbereiche der Gentechnik grob unterscheiden zu können.

Wenn man von "grüner" Gentechnik spricht, meint man Gentechnik im Bereich der Landwirtschaft (z.B. gentechnisch veränderter Mais oder Soja). Als Unterschied dazu hat man die Gentechnik im medizinischen Bereich (Medikamente, Impfstoffe, Gentherapie) als "rote" Gentechnik bezeichnet. Der Begriff der "weissen" Gentechnik taucht in Deutschland in politischen Debatten häufig auf, wird in der Schweiz jedoch kaum verwendet. Man meint damit Gentechnik im Umweltbereich (z.B. gentechnisch hergestellte Enzyme in Waschmitteln oder Schadstoffe abbauende Mikroorganismen).

Was passiert, wenn zwei Spermien an derselben Stelle in die Eizelle wollen?

Dann verliert eine der beiden Samenzellen den Kampf! Sobald ein Spermium die Spitze seines Kopfes in die Eizelle gesteckt hat, laufen Reaktionen ab, die das Eindringen eines weiteren Spermiums nicht mehr erlauben. Der Fachbegriff für diesen Vorgang heisst Polyspermie-Block. Diese Barriere ist wichtig. Denn wenn zwei Spermien eindringen, würde dies nicht zu Zwillingen führen. Vielmehr würde das Gebilde absterben, da es zu viele Chromosomen in der Zelle hätte. In unserem Lexikon kannst Du nachschauen, wie Zwillingen entstehen.

Kann man Aids mithilfe der Gene nachweisen? Wie funktioniert ein solcher Test?

Ja, Aids kann man mit Hilfe der Gene nachweisen. Ausgelöst wird die Krankheit Aids vom HI-Virus. Eine Person, die das Virus in sich trägt, aber (noch) keine Krankheitszeichen hat, ist HIV-positiv. Für die Untersuchung wird der Person, die sich testen lassen möchte, etwas Blut genommen. Untersucht werden nun nicht die Gene der Person, sondern man sucht im Blut nach Genen des HI-Virus. Denn wie jedes Lebewesen besitzt auch das HI-Virus charakteristische Gene. Die Vorteile dieses Gen-Tests erklären wir Dir hier.

Was bedeutet RFLP?

RFLP (ausgesprochen riflip) bedeutet Restriktionsfragmentlängen-Polymorphismus. Ein Restriktionsfragment ist ein Stückchen DNS. Es entsteht, wenn DNS mit molekularen Scheren, den Restriktionsenzymen, geschnitten wird. Der Begriff "Polymorphismus" bedeutet, dass es innerhalb einer Art verschiedene Gen-Varianten gibt. Man nennt sie Allele. Menschen haben beispielsweise verschiedene Allele für das Gen der Blutgruppe, nämlich die Allele A, B und Null. RFLP ist der Name der Labormethode, die solche Unterschiede in der DNS aufspürt. Dabei nutzt man aus, dass die Restriktionsenzyme nur an bestimmten Stellen DNS durchschneiden können. Ein Enzym kann beispielsweise nur die Basenabfolge GAATTC durchschneiden. Da verschiedene Allele nicht die gleiche Buchstabenreihenfolge haben, enthalten sie das "Wort" GAATTC nicht gleich oft und werden unterschiedlich oft geschnitten. Wie oft die DNS zerschnitten wurde, zeigt eine Gel-Elektrophorese. Wird ein Gen immer gleich geschnitten, dann liegt es nicht in verschiedenen Allelen vor. Ergeben sich unterschiedlich lange DNS-Fragmente, nennt man das entsprechende Gen polymorph.

Was ist Blutserum? Und was ist Plasma? Und wann kommt das eigene Serum oder Plasma zum Vorschein?

Als Blutplasma bezeichnet man den flüssigen, zellfreien Teil des Blutes. Die Zellen des Blutes wie rote und weisse Blutkörperchen und die Blutplättchen werden durch Zentrifugation abgetrennt. Neben Wasser enthält das Blutplasma Proteine, Hormone und gelöste Nährstoffe wie z.B. Traubenzucker. Als Blutserum bezeichnet man die Flüssigkeit die entsteht, wenn man Blut gerinnen lässt. Dabei verklumpen die Zellen mit den Gerinnungsfaktoren. Blutserum und -plasma setzen sich also fast gleich zusammen. Der einzige Unterschied: Im Blutplasma sind die Gerinnungsstoffe noch enthalten

Was sind totipotente und multipotente Stammzellen?

Stammzellen können durch Teilung und Mehrung sich selbst erneuern und sie können zu verschiedenen Zelltypen mit unterschiedlichen, spezifischen Funktionen ausreifen. Wenn sich eine Stammzelle teilt, kommt es bei einigen ihrer Nachkommen zur Differenzierung, das heisst, sie spezialisieren sich zu einem ganz bestimmten Zelltyp. Die übrigen Nachkommen dagegen bleiben Stammzellen.

Totipotente Stammzellen

Nach der Verschmelzung von Ei- und Samenzelle entsteht eine befruchtete Eizelle, die sich in der Gebärmutter zu einem Menschen mit etwa 200 verschiedenen Zelltypen entwickeln kann. Zellen mit der Fähigkeit, einen kompletten Organismus aufzubauen, nennt man totipotent (vom lateinischen "zu allem fähig"). Nach dem heutigen Wissensstand besitzt eine befruchtete Eizelle bis zum 8-Zellen-Stadium (nach 3 Zellteilungen) Totipotenz. Das heisst, jede der acht Zellen hat für sich alleine das Potenzial, sich zu einem kompletten Organismus zu entwickeln.

Pluripotente oder multipotente Stammzellen

Auf dem Weg der Embryonalentwicklung spezialisieren sich die Zellen immer mehr und ihre Differenzierungsfähigkeit nimmt entsprechend immer weiter ab. Spätestens nach dem 8-Zellen-Stadium sind die einzelnen Zellen nicht mehr "zu allem fähig" (totipotent), aber immer noch "zu vielem fähig" (vom lateinischen pluripotent). Die Blut bildenden Stammzellen unseres Knochenmarks zum Beispiel produzieren die gesamte Palette der Blutzellen, also die roten und weissen Blutkörperchen sowie die Blutplättchen.

Embryonale Stammzellen

Von den pluripotenten Stammzellen haben die embryonalen Stammzellen die grösste Differenzierungsfähigkeit. Sie können sich einzeln in alle unterschiedlichen Gewebe eines Menschen entwickeln, jedoch nicht zu einem kompletten Organismus.

Was bedeutet dominant und rezessiv?

Gene werden entweder rezessiv oder dominant vererbt. Dominant bedeutet, dass nur eine Kopie des Gens nötig ist, damit das vom Gen vererbte Merkmal zum Ausdruck kommt. Oder anders gesagt: Sobald ein dominantes Gen (z.B. die Blutgruppe A) auf einem Chromosom ist, hat die Person diese Blutgruppe. Rezessiv bedeutet, dass das Gen auf beiden Chromosomen eines Chromosomenpaars in unseren Zellen vorhanden sein muss, damit die Eigenschaft auftritt. Die Blutgruppe Null wird z.B. rezessiv vererbt, mehr dazu steht im Artikel "Chromosom 9: Die Blutgruppen".

Wenn ein Kind ein dominant vererbtes Merkmal aufweist, muss mindestens ein Elternteil das Merkmal auch tragen. Wenn ein Kind ein rezessives Merkmal aufweist, dann müssen ihm beide Eltern eine Kopie des Gens für dieses Merkmal vererbt haben

Warum bekommen nur Männer eine Glatze? Ich nehme an, das dafür verantwortliche Gen liegt auf dem Y-Chromosom. Aber warum erbt man dann nicht zwingend die Glatze seines Vaters?

Die Ursache der Glatzenbildung ist ein Hormon, das Hormon DHT (Dihydro-Testosteron). Wenn in der Kopfhaut zuviel DHT vorhanden ist, wird die Wachstumsphase des Haares verkürzt. Schliesslich bauen sich auch die Haarfollikel ab, aus denen die Haare wachsen. DHT entsteht aus der Umwandlung von Testosteron. DHT ist wichtig für die gesunde Entwicklung des männlichen Embryos und später in der Pubertät für die Umwandlung vom Jungen zum Mann. Testosteron kommt bei beiden Geschlechtern vor, ist aber bezüglich Konzentration und Wirkungsweise bei Mann und Frau sehr unterschiedlich. Dies ist auch der Grund, weshalb Frauen und Männern unterschiedlich von Glatzenbildung betroffen sind.

Es gibt allerdings auch Hinweise aus der Forschung, dass für die frühe Glatzenbildung Gene mitspielen, die auf dem X-Chromosom sind und die der Sohn also von der Mutter erbt. Da Frauen zwei X-Chromosomen besitzen, haben sie oft auf einem der beiden Chromosomen eine gesunde Kopie des Gens und sind daher viel seltener betroffen. Bei dieser Form der Glatzenbildung schlagen Männer also eher nach dem Grossvater mütterlicherseits als nach dem Vater.

Haben Männer auch weibliche Spermien?

Es ist etwas verwirrend und missverständlich, von "weiblichen" und "männlichen" Spermien zu sprechen. Die Geschlechtszellen des Mannes heissen Spermien, diejenigen der Frau heissen Eizellen. Da der Mann im Gegensatz zur Frau zwei unterschiedliche Geschlechtschromosomen hat (X und Y) und sich der Chromosomensatz bei der Entstehung der Geschlechtszellen (Meiose) halbiert, enthalten die Spermien immer entweder ein X-Chromosom oder ein Y-Chromosom. Daher ist es wohl sinnvoller, von X-Spermien und Y-Spermien zu sprechen. Da die Frau zwei X-Chromosomen hat, steuert sie bei der Zeugung immer ein X bei. Wird die Eizelle von einem X-Spermium befruchtet, entsteht ein Mädchen. Wird sie von einem Y-Spermium befruchtet, entsteht ein Junge.

Was bedeutet "geschlechtsgebundene Vererbung"?

Geschlechtsgebundene Vererbung bedeutet die Vererbung eines Gens, das auf einem der Geschlechtschromosomen liegt. Es sind die Gene auf dem X- oder auf dem Y-Chromosom. Erinnere Dich: Mädchen haben zwei X-Chromosomen, Jungen ein X- und ein Y-Chromosom.

Es gibt Krankheiten, die durch defekte Gene auf dem X-Chromosom ausgelöst werden. Beispiele sind die Bluterkrankheit (Hämophilie) und die Rot-Grün-Blindheit. Sie werden geschlechtsgebunden vererbt. Jungen sind viel häufiger von diesen Krankheiten betroffen als Mädchen. Weisst Du warum?

Die Gene für diese Krankheiten sind rezessiv. Das bedeutet: Wenn EINE von den beiden Kopien des Gens in unseren Zellen gesund ist, wird man nicht krank. Mit ihren zwei X-Chromosomen haben Mädchen grosse Chancen, dass das Gen nicht auf beiden Chromosomen defekt ist. Dank der unversehrten Gen-Kopie bleibt das Mädchen gesund.

Jungs haben nur ein X-Chromosom. Wenn das Gen auf ihrem X-Chromosom defekt ist, leidet der Junge an der Krankheit. Jungen haben ja kein gesundes "Ersatz"-Gen auf einem zweiten X-Chromosom. (Auf dem Y-Chromosom hat es andere Gene als auf dem X-Chromosom).

 

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Dieser Inhalt stammt von der ehemaligen Website gene-abc.ch, die im Jahr 2016 in die Website SimplyScience.ch integriert wurde. Das Gene ABC war eine Initiative des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF) und wird seit 2016 von der SimplyScience Stiftung weitergeführt.