blaubiologie - Zellbiologie · Genetik · Gentechnik

Gehören Mitochondrien zum Endomembransystem?

Das Endomembransystem ist das Postnetzwerk der Zelle. Über dieses System stehen die verschiedenen Zellbestandteile miteinander in Kontakt und senden und empfangen Proteine, Fettsäuren und Stoffwechselprodukte. Der Austausch gelingt über sogenannte Transportvesikel, kleine kugelförmige Strukturen, die wie Pakete innerhalb der Zelle verschickt werden. Mitochondrien, die Kraftwerke unserer Zellen, zählen klassischerweise nicht zum Endomembransystem. Diese Ansicht wurde durch die Beobachtung mitochondrialer Vesikel jedoch in Frage gestellt. Mittlerweile werden die mitochondrialen Vesikel mit schweren Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer in Verbindung gebracht. Manche Forschungsgruppen sehen in den mitochondrialen Vesikeln sogar den Ursprung des Endomembransystems unserer Zellen.

Die Nachfrage nach Fleischprodukten steigt sowohl in Ländern der Europäischen Union als auch global weiterhin an - und dies trotz Lebensmittelskandalen, schlechten Haltungsbedingungen der Tiere und desaströsen Arbeitsbedingungen für die Angestellten der fleischverarbeitenden Industrie. An sogenanntes In-vitro-Fleisch sind viele Hoffnungen geknüpft: die Herstellung von In-vitro-Fleisch kommt ohne Massentierhaltung aus, benötige weniger Fläche und sei insgesamt umweltfreundlicher. Aber wie wird In-vitro-Fleisch eigentlich hergestellt?

In Teil 3 beschreibe ich die Rolle von Mikroträgern und Stützgerüsten bei der Herstellung von In-vitro-Fleischprodukten. Zudem geht es um die verschiedenen Arten von Bioreaktoren. Zum Abschluss erläutere ich die möglichen Vorteile von In-vitro-Fleisch für Mensch und Umwelt.

Die Nachfrage nach Fleischprodukten steigt sowohl in Ländern der Europäischen Union als auch global weiterhin an - und dies trotz Lebensmittelskandalen, schlechten Haltungsbedingungen der Tiere und desaströsen Arbeitsbedingungen für die Angestellten der fleischverarbeitenden Industrie. An sogenanntes In-vitro-Fleisch sind viele Hoffnungen geknüpft: die Herstellung von In-vitro-Fleisch kommt ohne Massentierhaltung aus, benötige weniger Fläche und sei insgesamt umweltfreundlicher. Aber wie wird In-vitro-Fleisch eigentlich hergestellt?

In Teil 2 erläutere ich die für die In-vitro-Fleischproduktion verwendeten Zelltypen. Welche Arten von Zellen kommen in Frage? Wie wird die Zellproliferation und -differenzierung gesteuert? Und wird für die Herstellung von In-vitro-Fleisch eigentlich Gentechnik angewendet?

Die Nachfrage nach Fleischprodukten steigt sowohl in Ländern der Europäischen Union als auch global weiterhin an - und dies trotz Lebensmittelskandalen, schlechten Haltungsbedingungen der Tiere und desaströsen Arbeitsbedingungen für die Angestellten der fleischverarbeitenden Industrie. An sogenanntes In-vitro-Fleisch sind viele Hoffnungen geknüpft: die Herstellung von In-vitro-Fleisch kommt ohne Massentierhaltung aus, benötige weniger Fläche und sei insgesamt umweltfreundlicher. Aber wie wird In-vitro-Fleisch eigentlich hergestellt?

In Teil 1 gebe ich eine generelle Einführung in das Thema In-vitro-Fleisch und beschäftige mich mit der Namensgebung von Fleischprodukten aus dem Labor und  zu überwindenden Hürden bis zur Zulassung solcher Produkte. Anschließend erläutere ich die entscheidende Rolle des benötigten Zellkulturmediums und diskutiere die Notwendigkeit des darin enthaltenen FCS.

Das Erbgut menschlicher Zellen enthält die Informationen für ungefähr 20.000 Gene. Das Genom des Porcinen Circovirus-1 umfasst genau zwei Gene. Wie viele Gene sind nötig, um von einem eigenständigen Lebewesen zu sprechen? Wie klein kann das Erbgut einer Zelle sein, um dennoch die nötigsten zellulären Prozesse steuern zu können? Und was sind die nötigsten Prozesse, die eine Zelle ausführen muss, um als Lebewesen zu gelten? Diese Fragen versuchen Forschende mit der Erschaffung einer Minimalzelle zu beantworten.

Der momentan verfügbare Test auf eine Infektion mit dem neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 basiert auf der Polymerase-Kettenreaktion. Obwohl diese Methode sehr präzise funktioniert, können nur frisch infizierte Menschen damit getestet werden. Menschen in einer späteren Phase der Infektion oder bereits geheilte Menschen erfasst der Test hingegen nicht. Um dennoch die Ausbreitung des Virus innerhalb der Bevölkerung nachvollziehen zu können, sind sogenannte Antikörpertests nötig.

Das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 ist erst seit wenigen Monaten bekannt. Es hat nicht lange gedauert, bis das Erbgut des Virus, also seine Genomsequenz, entschlüsselt wurde, und ein zuverlässiges Nachweisverfahren für eine Virusinfektion vorlag. 

Im Dezember 2019 wurden in der chinesischen Stadt Wuhan, Hauptstadt der Provinz Hubei, vermehrt Patienten mit einer schweren Lungenentzündung behandelt. Mehrere Erkrankte arbeiteten auf dem örtlichen „Südchinesischen Markt für Fische und Meeresfrüchte“, wodurch dieser Markt als Infektionsort mit einem neuen, unbekannten Krankheitserreger in Betracht gezogen wurde. Wenig später wurde als Ursache für die Erkrankungen ein neues Virus aus der Familie der Coronaviren entdeckt. Mitte Januar wurde das Erbgut des Virus entschlüsselt und die komplette Genomsequenz, also die Reihenfolge der einzelnen Nucleotide (= Bausteine des Erbguts) des neuen Virus namens SARS-CoV-2 in einer Internetdatenbank veröffentlicht. Gleichzeitig wurde ein erstes Nachweisverfahren einer Infektion mit dem neuartigen Virus präsentiert, umgangssprachlich als „Corona-Test“ bezeichnet. Aber wie funktioniert eigentlich dieser Test?

Mitochondrien sind wenige Mikrometer große Zellbestandteile, die insbesondere als Kraftwerke der Zelle bekannt sind. Ihre Fähigkeit die Energie der Zelle zu produzieren, ist jedoch bei weitem nicht ihre einzige und im Grunde auch nicht ihre wichtigste Aufgabe. In dieser Episode geht es um Mitochondrien als Energieproduzenten, abgewandelte Mitochondrien ohne eigene DNA und die überlebenswichtige Aufgabe von Mitochondrien bei der Herstellung von Eisen-Schwefel-Clustern. Außerdem wird die Rolle des mitochondrial Netzwerks für die Zelle erklärt.