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Biologie

DNA-Übertragung

Steckbrief

Die Übertragung von DNA zwischen Organismen, die nicht Eltern und Nachkommen sind, bezeichnet man als horizontalen Gentransfer. Er ist in der Natur, insbesondere bei Prokaryoten, weit verbreitet. Bei ihnen ist der Austausch von genetischem Material innerhalb der Art aber auch zwischen nahe und entfernt verwandten Arten gang und gäbe und dient der Erhöhung der Fitness. Bei Eukaryoten erfolgt der horizontale Gentransfer, wenn überhaupt, in der Regel innerhalb der Art. Gelegentlich werden beim Austausch von genetischem Material aber auch die Grenzen von Domänen übersprungen und Nucleinsäuren werden von Pro- auf Eukaryoten übertragen.

Zu den Mechanismen des Genaustauschs zählen:

  • Transformation: Aufnahme von freier, „nackter“ DNA durch einen Prokaryoten

  • Transfektion: Aufnahme von freier, „nackter“ DNA (oder RNA) durch eine eukaryotische Zelle

  • Transduktion: Übertragung von DNA von einem Bakterium auf ein anderes durch Phagen

  • Konjugation: Übertragung von DNA durch direkten Zell-Zell-Kontakt über eine Zytoplasmabrücke

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Mechanismen der DNA-Übertragung

Bei Transformation und Transfektion wird nackte DNA von Prokaryoten bzw. Eukaryoten aufgenommen. Bei der Transduktion wird DNA von einem Phagen auf ein anderes Bakterium übertragen. Bei der Konjugation wird DNA zwischen Bakterienzellen über eine Zytoplasmabrücke transferiert.

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    Transformation

    Unter Transformation versteht man die Aufnahme von freier, „nackter“ DNA durch Prokaryoten.

    Bei vielen Bakterien ist die Transformation ein natürlicher Prozess, bei dem sie DNA-Fragmente und Plasmide aufnehmen, die von abgestorbenen Bakterien in ihrer Umgebung freigesetzt wurden. Die natürliche Transformation wird von spezifischen Proteinkomplexen vermittelt. Bei anderen Bakterien, denen solche natürliche Kompetenz zur Aufnahme von exogener DNA fehlt, sind spezielle Maßnahmen nötig, um die DNA in die Zellen einzuschleusen. Ihre Zellmembran muss mittels chemischer (CaCl2-Lösung) oder elektrischer (Elektroporation) Verfahren für die Nucleinsäuren durchlässig gemacht werden.

    Transfektion

    Unter versteht man die Aufnahme von freier, „nackter“ DNA (oder RNA) durch eine eukaryotische Zelle. Hier spricht man nicht von einer Transformation, da dieser Begriff bei tierischen und pflanzlichen Zellen bereits besetzt ist und die Umwandlung dieser Zellen in einen bösartigen Zustand bedeutet.

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      zuletzt bearbeitet: 03.11.2023
      Fachlicher Beirat: Dr. rer. nat. Roland Netzker, 02.10.2022
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