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Klonen

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Biologie

Der Begriff Klonen umschreibt die Erstellung einer erbgleichen Zelle oder eines Organismus aus der DNA eines anderen Organismus. Die entstandene Struktur, sei es ein Organismus, ein Gewebe oder eine Zelle, wird als Klon bezeichnet.

Das erste geklonte Säugetier kam am 5. Juli 1996 in Schottland zur Welt. Dolly das Schaf entstand aus einer ausdifferenzierten somatischen Zelle eines anderen Schafes und wurde so zu einer künstlich erstellten, genetisch identischen Kopie dieses. Dolly ist zu einem bedeutenden Teil der Geschichte der Gentechnik geworden und das erste Beispiel des reproduktiven Klonens.

Klonen Schaf Dolly Klonen von Tieren StudySmarterAbbildung 1: Klonschaf DollyQuelle: www.tagesschau.de

Formen des Klonens

Klone können auf natürliche und künstliche Weise erschaffen werden. Das natürliche Klonen findet man besonders häufig im Bereich der Pflanzen bei der ungeschlechtlichen Vermehrung. Das künstliche Klonen ist unterteilt in reproduktives und therapeutisches Klonen. Im folgenden Abschnitt lernst du etwas über das Klonen in der Gentechnik inklusive dem reproduktiven und therapeutischen Klonen, sowie das Klonen in der Natur.

Klonen im Bereich der Gentechnik

Das Klonen im Labor funktioniert auf zwei verschiedene Wege. Eine zentrale Rolle spielen hierbei die Eigenschaften eines Embryos.

Ein Embryo ist ein Lebewesen in einem sehr frühen Entwicklungsstadium, welches aus einer befruchteten Eizelle entstand. Es besteht aus einigen erbgleichen, noch nicht differenzierten Zellen, die sich mit der Zeit aus der Zygote gebildet haben. Die Zellen sind sogenannte totipotente Zellen, aus denen sich ganze Organismen bilden können.

Embryonensplitting

Beim ersten Weg handelt es sich um die Teilung des Embryos im frühen Stadium.

Die wenigen erbgleichen totipotenten Zellen (Zellkerne enthalten alle gleiche Erbinformation) des Embryos werden voneinander getrennt (sog. Embryonensplitting). So geht das Lebewesen einen Entwicklungsschritt zurück, wurde aber vermehrt, denn aus jeder einzelnen Zelle gehen jetzt durch Mitose weitere neue Zellen hervor.

Aus diesen Zellen entsteht dann ein neuer Embryo. So wurde ein Embryo zu mehreren und es entstehen identische Zwillinge bzw. Mehrlinge.

Klonen Embryonensplitting StudySmarterAbbildung 2: Embryonensplitting Prozess

Somatischer Zellkerntransfer

Beim zweiten Weg wird kein Embryo benötigt, sondern künstlich hergestellt.

Hierfür wird eine Körperzelle eines Spenders aus dem eine identische Kopie erstellt werden soll benötigt. Aus dieser Zelle wird der Zellkern isoliert, welcher alle wichtigen genetischen Informationen trägt, die für das Heranwachsen eines ganzen Organismus notwendig sind.

Der Zellkern wird dann in eine unbefruchtete und kernlose Eizelle eingesetzt, welche dann zum Wachstum angeregt wird. Der Klon beginnt sich durch den sogenannten somatischen Zellkerntransfer zu entwickeln.

Ab diesem Punkt können Verfahren entweder fürs therapeutische oder reproduktive Klonen eingesetzt werden.

Klonen somatischer Zellkerntransfer Dollyverfahren StudySmarterAbbildung 3: somatischer Zellkerntransfer

Wieso wird vom Spender eine Körperzelle verwendet und keine Geschlechtszelle, welche üblicherweise zur Vermehrung gebraucht werden?

Die befruchtete Eizelle besteht immer aus der Hälfte der DNA der Mutter (in der weiblichen Geschlechtszelle) und der Hälfte der DNA des Vaters (in der männlichen Geschlechtszelle). So entsteht bei der Befruchtung ein vollständiger Chromosomensatz gemischt aus der DNA der Eltern. Die Merkmale der Mutter und des Vaters werden im Nachkommen kombiniert.

Wenn wir aber einen erbgleichen Klon aus einem Lebewesen erzeugen wollen, dann benötigen wir die exakt gleiche DNA, welche aus nur einem Organismus stammt. Die DNA aus einer Geschlechtszelle enthält keinen vollständigen Chromosomensatz aus dem sich ein neuer Organismus bilden kann. Deshalb werden Körperzellen mit vollständigem Chromosomensatz verwendet.

Reproduktives Klonen

Beim reproduktiven Klonen wird eine Leihmutter benötigt, in deren Gebärmutter der geklonte Embryo eingesetzt wird. Daraus entwickelt sich dann ein Nachkomme, der identisch zum Spender ist.

Das reproduktive Klonen wird z.B. zum Klonen von Tieren angewendet. Bisher wurden unter anderem Mäuse, Schweine und Affen geklont. Das bekannteste Beispiel ist das Schaf Dolly, das durch den somatischen Zellkerntransfer, umgangssprachlich auch Dolly-Verfahren, entstand.

In der Landwirtschaft können so Tiere mit idealen Merkmalen wie hoher Leistungsfähigkeit oder Krankheitsresistenz geklont werden. Zur Diskussion steht außerdem das Klonen bedrohter Tierarten, um den Bestand zu erhalten.

Die Fehlerquote beim reproduktiven Klonen ist momentan jedoch noch sehr hoch und die bisher geklonten Tiere alterten schneller und waren anfälliger für Krankheiten.

Mehr zum reproduktiven Klonen findest du in unserem Artikel reproduktives Klonen

Therapeutisches Klonen

Ein (geklonter) Embryo enthält totipotente Stammzellen. Aus totipotenten Zellen kann sich jede Art von Gewebe ausbilden und es können Zelltypen wie Herz-, Nieren-, oder Hautzellen hergestellt werden. Der Embryo muss zerstört werden, damit diese Zellen gewonnen werden können.

Beim therapeutischen Klonen wird diese Eigenschaft der embryonalen Stammzellen zur Herstellung verschiedenster Gewebe oder Zellen genutzt, um Krankheiten therapieren zu können.

Wenn eine Person beispielsweise einen Herzinfarkt erlitten hat, kann das betroffene Herzmuskelgewebe ersetzt werden, indem über den somatischen Zellkerntransfer ein erbgleicher Embryo (bzw. ein Klon) erzeugt wird, welcher totipotente Stammzellen enthält. Diese Stammzellen können sich dann zu Herzmuskelgewebe differenzieren, womit die Schäden des Herzinfarkt behoben werden können.

Der große Vorteil des therapeutischen Klonens ist, dass die geklonten Stammzellen, aus denen sich später das benötigte Gewebe oder sogar Organ bildet, erbgleich zum Spender ist. Dadurch verringert sich das Risiko der Abstoßung des Transplantats.

Noch ist ein Großteil des therapeutischen Klonens lediglich Theorie, es stellt jedoch eine enorme Möglichkeit für die Zukunft der Medizin dar.

Mehr zum therapeutischen Klonen findest du in unserem Artikel therapeutisches Klonen

Klonen im Bereich der Natur

Das Grundprinzip des Klonens ist nicht menschengemacht, sondern begegnet uns auch überall in der Natur.

Die Mitose ist ein Prozess, der Klone hervorbringt, indem die DNA der Mutterzelle an die identischen Tochterzellen weitergegeben wird.

Alle Organismen, die sich asexuell vermehren, wie z.B. Amöben, Pantoffeltierchen und Bakterien, bilden identische Nachkommen und damit Klone. Die Vermehrung vieler Pflanzen findet ebenfalls ungeschlechtlich über Ableger statt. Dadurch entsteht eine erbgleiche Pflanze - ein Klon.

Erdbeeren, Apfelbäume und Kartoffeln sind z.B. Pflanzen, die sich asexuell vermehren können, indem sie Klone bilden.

Klonen Kartoffel asexuelle Vermehrung natürliches Klonen StudySmarterAbbildung 4: Asexuelle Vermehrung der KartoffelpflanzeQuelle: www.biologieunterricht.org

Auch wir Menschen erzeugen manchmal Klone auf natürliche Weise. Eineiige Zwillinge sind genetisch völlig identisch und sind eine Form des Klonens. Sie entstehen, indem sich die Zygote (befruchtete Eizelle) durch Zufall mitotisch teilt, wodurch zwei erbgleiche Embryos entstehen, welche sich dann individuell weiterentwickeln können. Man kann dieses Phänomen als natürliches Embryonensplitting betrachten.

Gesetzeslage des Klonens

Weltweit besteht weitgehend die gleiche Meinung - Das reproduktive Klonen des Menschen sollte verboten sein. Bei anderen Punkten unterscheiden sich die Gesetze und Regelungen der verschiedenen Länder. Besonders das therapeutische Klonen steht immer wieder zur Debatte.

Deutschland

1991 wurde das reproduktive Klonen und therapeutische Klonen in Deutschland verboten. Seit 2002 gilt außerdem das Stammzellengesetz: Es besagt, dass deutsche Wissenschaftler an extrahierten embryonalen menschlichen Stammzellen forschen dürfen, aber nur unter bestimmten Auflagen und genauen Kontrollen.

Großbritannien

In Großbritannien ist das Klonen menschlicher Embryonen für Forschungszwecke erlaubt. Der Embryo soll sich dabei aber nicht vollständig entwickeln - das Wachstum wird nach 14 Tagen gestoppt und die bis dahin entstandenen Stammzellen können dann zur Forschung genutzt werden.

Das reproduktive Klonen wird in Großbritannien mit bis zu 10 Jahren Gefängnis bestraft.

Belgien

In Belgien ist das therapeutische Klonen rechtlich erlaubt. Jedoch nur zum Zweck der Bekämpfung von Erbkrankheiten. Bisher wurde dies noch nicht durchgeführt, da nur bestimmte Universitäten dazu berechtigt sind und die Erlaubnis einer noch nicht gewählten Kommission dazu notwendig ist.

Frankreich

Frankreich verbietet das reproduktive und therapeutische Klonen ausnahmslos mit der Begründung es sei "ein Verbrechen gegen die menschliche Art".

Schweden

In Schweden werden 32% aller weltweit vorrätigen Stammzellen gelagert. Die Forschung über das Klonen von Embryos ist für therapeutische Zwecke erlaubt. Das reproduktive Klonen ist verboten.

Klonen - Das Wichtigste

  • Beim Klonen wird eine erbgleiche Zelle/Gewebe/Organismus aus der DNA eines anderes Organismus erstellt
  • Klone können auf natürliche und künstliche Weise erschaffen werden
    • Klonen in der Gentechnik funktioniert über das Embryonensplitting und über den somatischen Zellkerntransfer
    • Natürliches Klonen funktioniert über die Mitose (oder natürliches Embryonensplitting bei Zwillingen)
  • Gentechnisches Klonen wird in therapeutisches und reproduktives Klonen unterschieden
    • Beim therapeutischen Klonen entsteht Gewebe zur Behandlung von Erkrankungen
    • Beim reproduktiven Klonen entsteht ein erbgleicher Organismus identisch zum Spender
  • Weltweit ist das Klonen von Menschen weitgehend verboten
  • Einige Länder erlauben das therapeutische Klonen zur Forschung und Behandlung

Klonen

Klonen beschreibt die Herstellung einer erbgleichen Zelle oder eines Organismus aus der DNA eines anderen Organismus 

Das natürliche Klonen funktioniert über die Mitose. Die Mitose bringt Klone hervor, indem die DNA der Mutterzelle an die identischen Tochterzellen weitergegeben wird. 

Das natürliche Klonen beschreibt die Mitose, bei der die Mutterzelle ihre DNA an die erbgleichen Tochterzellen weitergibt. Auf diese Weise vermehren sich Organismen wie Amöben und Bakterien. Auch Erdbeeren und Kartoffeln vermehren sich asexuell über Ableger.

Weltweit wurde weitgehend beschlossen, dass das Klonen von Menschen verboten sei, da es die Würde des Menschen verletzt. Außerdem ist das Klonen noch sehr fehlerhaft und entstandene Klone altern schneller und sind anfälliger für Krankheiten. So ist es uns noch nicht möglich erfolgreich einen Menschen zu klonen.

Finales Klonen Quiz

Frage

Was heißt Klonen

Antwort anzeigen

Antwort

Klonen umschreibt die Erstellung einer erbgleichen Zelle (/Gewebe /Organismus) aus der DNA eines anderen Organismus

Frage anzeigen

Frage

Wer war Dolly?

Antwort anzeigen

Antwort

Dolly war das erste geklonte Säugetier. Es entstand aus einer ausdifferenzierten somatischen Zelle des Euters eines anderen Schafes. 

Frage anzeigen

Frage

Über welche Wege funktioniert das Klonen in der Gentechnik?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Embryonensplitting
  • somatischer Zellkerntransfer
Frage anzeigen

Frage

Wie funktioniert das reproduktive Klonen?

Antwort anzeigen

Antwort

Der geklonte Embryo (durch Embryonensplitting oder somatischen Zellkerntransfer) wird in eine Leihmutter gesetzt, wo er wachsen kann und später von der Leihmutter geboren wird.

Frage anzeigen

Frage

Worin liegt der Vorteil des therapeutischen Klonens? 

Antwort anzeigen

Antwort

Das therapeutische Klonen verringert das Risiko, dass das Transplantat vom Körper abgestoßen wird, da das eingesetzte Gewebe erbgleich zum Körper des Spenders ist.

Frage anzeigen

Frage

Welche Pflanzen vermehren sich asexuell übers natürliche Klonen?

Antwort anzeigen

Antwort

Asexuell vermehren sich z.B.:

  • Erdbeeren
  • Apfelbäume
  • Kartoffeln
Frage anzeigen

Frage

Welche Organismen vermehren sich asexuell übers natürliche Klonen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Amöben
  • Pantoffeltierchen
  • Bakterien
Frage anzeigen

Frage

Das Klonen des Menschen ist weltweit ...

Antwort anzeigen

Antwort

weitgehend verboten 

Frage anzeigen

Frage

Erkläre an einem Beispiel das therapeutische Klonen.

Antwort anzeigen

Antwort

Deine Antwort könnte z.B. sein:


Wenn eine Person einen Herzinfarkt erlitten hat, kann das betroffene Herzmuskelgewebe ersetzt werden, indem der Betroffene über den somatischen Zellkerntransfer einen erbgleichen Embryo erstellt, welcher totipotente Stammzellen enthält. Diese Stammzellen können sich dann zu Herzmuskelgewebe differenzieren und die Schäden des Herzinfarkt beheben.

Frage anzeigen

Frage

Wie funktioniert das Embryonensplitting?

Antwort anzeigen

Antwort

Deine Antwort sollte folgende Schritte beinhalten:

Frage anzeigen

Frage

Wie funktioniert der somatische Zellkerntransfer?

Antwort anzeigen

Antwort

Deine Antwort sollte folgende Schritte enthalten:

Frage anzeigen

Frage

Warum war das Schaf Dolly so ein wichtiger Schritt in der Geschichte der Gentechnik

Antwort anzeigen

Antwort

Weil Dolly das erste geklonte Säugetier war und damit das erste Beispiel des reproduktiven Klonens ist.

Frage anzeigen

Frage

Wo findet man das natürliche Klonen?

Antwort anzeigen

Antwort

Das natürliche Klonen kommt besonders in der Pflanzenwelt bei der asexuellen Vermehrung vor. Ein weiteres Beispiel des natürlichen Klonens ist die Entstehung eineiiger Zwillinge.

Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Embryo?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Embryo ist ein Lebewesen in einem sehr frühen Entwicklungsstadium und besteht aus einigen erbgleichen noch nicht weiter differenzierten Zellen.

Frage anzeigen

Frage

Welche Zellen sind fürs Klonen interessant?

Antwort anzeigen

Antwort

totipotente Zellen

Frage anzeigen

Frage

Wieso wird vom Spender fürs Klonen eine Körperzelle und keine Geschlechtszelle verwendet, die normalerweise für die Vermehrung relevant sind?

Antwort anzeigen

Antwort

Weil für die Bildung eines neuen vollständigen Organismus ein diploider Chromosomensatz benötigt wird und dieser nur in den Körperzellen vorliegt. (In den Geschlechtszellen liegt ein haploider Chromosomensatz vor)

Frage anzeigen
60%

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