Садржај
- Генетска модификација: дефиниција
- Шта генетска модификација није
- Врсте генетичке модификације
- Гене Цлонинг
- Примери генетске модификације
А ген, са основног биохемијског становишта, је сегмент деоксирибонуклеинске киселине (ДНК) унутар сваке ћелије организма који носи генетски код за састављање одређеног протеинског производа. На функционалнијем и динамичнијем нивоу, гени одређују који су организми - животиње, биљке, гљивице, па чак и бактерије - и у шта су они предодређени да се развију.
Док на понашање гена утичу фактори животне средине (нпр. Исхрана), па чак и други гени, састав вашег генетског материјала неизмерно диктира готово све о вама, видљиво и невидљиво, од величине вашег тела до вашег одговора на микробне уљезе , алергени и друга спољна средства.
Способност промене, модификације или инжењерства гена на специфичне начине би, дакле, увела могућност да се могу створити изузетно прилагођени организми - укључујући људе - коришћењем датих комбинација ДНК за које се зна да садрже одређене гене.
Процес измене организама генотип (лабаво речено, збир његових појединачних гена) и отуда је познато његово генетско „плаво“ генетска модификација. Такође зван генетски инжењеринг, овакво биохемијско маневрисање прешло је из области научне фантастике у стварност последњих деценија.
Повезани развој догађаја имао је обоје узбуђење због изгледа побољшања здравља људи и квалитета живота и мноштво трновитих и неизбежних етичких питања на разним фронтовима.
Генетска модификација: дефиниција
Генетска модификација је сваки процес којим се генима манипулише, мења, брише или прилагођава у циљу повећања, промене или прилагођавања одређене карактеристике организма. То је манипулација особинама на нивоу апсолутног корена - или ћелије.
Размислите о разлици између рутинског обликовања косе на одређени начин и стварно моћи да контролишете боју, дужину косе и општи распоред (нпр. Равно према коврџавим) без употребе производа за негу косе, уместо да се ослањате на давање невидљивих компоненти тела што се тиче начина да се постигне и обезбеди жељени козметички резултат, и ви стекнете осећај о чему се ради у генетској модификацији.
Будући да сви живи организми садрже ДНК, генетски инжењеринг се може извести на било ком организму, од бактерија до биљака до људи.
Док ово читате, поље генетског инжењерства обилује новим могућностима и праксама у области пољопривреде, медицине, производње и других области.
Шта генетска модификација није
Важно је разумети разлику између дословно мењајућих гена и понашања на начин који користи предности постојећег гена.
Многи гени не делују независно од окружења у коме живи матични организам. Прехрамбене навике, стресови разних врста (нпр. Хроничне болести, које могу или не морају имати сопствену генетску основу) и друге ствари са којима се организми рутински суочавају могу утицати на експресију гена или на ниво на којем се гени користе за прављење протеинских производа за које кодирају.
Ако потичете из породице људи који су генетски склони вишем и тежем од просека, а стремите спортској каријери у спорту који фаворизира снагу и величину, попут кошарке или хокеја, можете подићи утеге и појести велику количину хране да бисте максимизирали своје шансе да будете што већи и јачи.
Али ово се разликује од тога што можете убацити нове гене у свој ДНК који практично гарантују предвидљиви ниво раста мишића и костију и, на крају, човека са свим типичним особинама спортске звезде.
Врсте генетичке модификације
Постоје многе врсте техника генетског инжењеринга и не захтевају све манипулације генетским материјалом користећи софистицирану лабораторијску опрему.
У ствари, сваки процес који укључује активну и систематску манипулацију организмима генски фондили зброј гена у било којој популацији која се размножава репродукцијом (тј. сексуалним путем) квалификује као генетски инжењеринг. Неки од ових процеса, наравно, заиста су на врхуној технологији.
Вештачки избор: Назван такође једноставном селекцијом или селективним узгојем, вештачка селекција је избор матичних организама са познатим генотипом да би се произвело потомство у количинама које се не би десиле да је природа сама инжењер или ће се то појавити у најмање већим временским размерама.
Када фармери или узгајивачи паса бирају које ће биљке или животиње узгајати како би се обезбедило потомство са одређеним карактеристикама које људи из неког разлога сматрају пожељним, они практикују свакодневни облик генетске модификације.
Индукована мутагенеза: Ово је употреба рендгенских зрака или хемикалија да се индуцирају мутације (непланиране, често спонтане промене на ДНК) у специфичним генима или ДНК секвенцама бактерија. То може резултирати откривањем варијанти гена који се понашају боље (или ако је потребно, лошије) од „нормалних“ гена. Овај процес може помоћи стварању нових "линија" организама.
Мутације, иако често штетне, такође су основни извор генетске променљивости у животу на Земљи. Као резултат, њихово подстицање у великом броју, иако је сигурно да стварају популације мање одговарајућих организама, такође повећава вероватноћу корисне мутације, које се затим могу користити у људске сврхе додатним техникама.
Вирални или плазмидни вектори: Научници могу да унесу ген у фаг (вирус који инфицира бактерије или њихове прокариотске сроднике, Археје) или вектор плазмида, а затим модификовани плазмид или фаг поставе у друге ћелије како би се нови ген увео у те ћелије.
Примена ових процеса укључује повећану отпорност на болест, превазилажење отпорности на антибиотике и побољшање способности организама да се одупру стресима из окружења попут температурних екстремних вредности и токсина.Алтернативно, употреба таквих вектора може да појача постојећу карактеристику уместо стварања новог.
Користећи технологију узгоја биљака, биљци се може „наредити“ да цвјета чешће, или да се индукује бактерија да производи протеин или хемикалије које иначе не би.
Ретровирални вектори: Овде се делови ДНК који садрже одређене гене убацују у ове посебне врсте вируса, које потом транспортују генетски материјал у ћелије другог организма. Овај материјал је уграђен у геном домаћина тако да се они могу експримирати заједно са остатком ДНК у том организму.
Јасно речено, то укључује пресијецање ланца ДНК домаћина коришћењем посебних ензима, уметање новог гена у јаз који је створен преснимавањем и спајање ДНК на оба краја гена на домаћину ДНК.
"Кноцк ин, кноцк оут" технологија: Као што му име каже, ова врста технологије омогућава потпуно или делимично брисање одређених делова ДНК или одређених гена („кноцк оут“). Слично томе, људски инжењери који стоје иза овог облика генетске модификације могу бирати када и како укључити („закуцати“) нови одељак ДНК или нови ген.
Убризгавање гена у организме који настају: Убризгавање гена или вектора који садрже гене у јајашце (ооцити) могу уградити нове гене у геном ембриона у развоју, који се стога експримирају у организму што на крају резултира.
Гене Цлонинг
Клонирање гена је пример употребе плазмидних вектора. Плазмиди, који су кружни комади ДНК, извлаче се из ћелија бактерија или квасца. Рестриктивни ензими, који су протеини који „сече“ ДНК на одређеним местима дуж молекула, користе се за усијавање ДНК, стварајући линеарни низ из кружне молекуле. Затим се ДНК за жељени ген "залепи" у плазмид, који се уводи у друге ћелије.
Коначно, те ћелије почињу да читају и кодирају ген који је вештачки додан плазмиду.
Сродни садржаји: Дефиниција, функција, структура РНА
Клонирање гена укључује четири основна корака. У следећем примеру ваш је циљ да произведете сој Е. цоли бактерија која светли у мраку. (Обично, наравно, ове бактерије не поседују ово својство; да јесу, места попут светских канализационих система и многи од његових природних пловних путева попримали би изразито другачији карактер, као Е. цоли преовлађују у људском гастроинтестиналном тракту.)
1. Изолите жељени ДНК. Прво морате пронаћи или створити ген који кодира протеин са потребним својствима - у овом случају светлујући у мраку. Одређене медузе праве такве протеине, а одговоран ген је идентификован. Овај ген се назива циљни ДНК. Истовремено, морате одредити који ће плазмид користити; ово је векторски ДНК.
2. Прочистите ДНК рестрикцијским ензимима. Ови горе поменути протеини, такође названи рестрикцијска ендонуклеаза, обилује у свету бактерија. У овом кораку, користите исту ендонуклеазу да бисте пресекли и циљну ДНК и векторску ДНК.
Неки од ових ензима пресецају се директно преко обе струке молекуле ДНК, док у другим случајевима праве „степенасто“ пресек, остављајући мале дужине једноланчане ДНК изложене. Позивају се последњи лепљиви крајеви.
3. Комбинујте циљни ДНК и векторски ДНК. Сада постављате две врсте ДНК заједно са ензимом званим ДНК лигаза, која делује као сложена врста лепила. Овај ензим преокреће рад ендонуклеаза спајањем крајева молекула. Резултат је: химераили прамен рекомбинантни ДНК.
4. Унесите рекомбинантну ДНК у ћелију домаћина. Сада имате ген који вам треба и средство да га пребаците тамо где му припада. Постоји неколико начина да се то постигне, међу њима је и њих трансформација, у којима такозване компетентне ћелије бришу нову ДНК, и електропорација, у коме се користи импулс електричне енергије да се накратко поремети ћелијска мембрана, како би се молекул ДНК могао ући у ћелију.
Примери генетске модификације
Вештачки избор: Узгајивачи паса могу бирати различите карактеристике, нарочито боју длаке. Ако одређени узгајивач лабрадорских ретривера примети пораст потражње за неком бојом пасмине, он или она могу систематски да се узгајају за одређену боју.
Генска терапија: Код некога са оштећеним геном, копија радног гена може се увести у ћелије те особе тако да се потребни протеин може начинити коришћењем стране ДНК.
ГМ усеви: Методе пољопривредне генетичке модификације могу се користити за стварање генетички модификованих (ГМ) усева, као што су биљке отпорне на хербициде, усеви који дају више воћа у поређењу са конвенционалним узгојем, ГМ биљке које су отпорне на хладноћу, усеви са побољшаним укупним уродом жетве, храна са већу храњиву вредност и тако даље.
Шире гледано, у 21. веку су генетски модификовани организми (ГМО) прорасли у проблематично дугме на европским и америчким тржиштима, како због безбедности хране, тако и због пословне етике која се односи на генетску модификацију усева.
Генетски модификоване животиње: Један пример ГМ хране у сточарству је узгој пилића која расту веће и брже да би произвела више мајчиног меса. Рекомбинантне ДНК технологије попут ових изазивају етичке проблеме због бола и нелагоде коју животиња може нанијети.
Уређивање гена: Пример уређивања гена или уређивања генома је ЦРИСПР, или групирани редовно испреплетени кратки палиндромски понављаници. Овај поступак је "посуђен" из методе коју користе бактерије да би се одбраниле од вируса. То укључује високо циљану генетску модификацију различитих делова циљног генома.
У ЦРИСПР-у, водећа рибонуклеинска киселина (гРНА), молекул с истом секвенцом као циљно место у геному, комбинован је у ћелији домаћину са ендонуклеазом која се зове Цас9. ГРНА ће се везати за циљно ДНК место, повлачећи Цас9 заједно са собом. Ово уређивање генома може резултирати "избацивањем" лошег гена (као што је варијанта уплетена у изазивање рака) и у неким случајевима дозвољава да се лош ген замени пожељном варијантом.