Tartalom
- Genetikai módosítás: Meghatározás
- Milyen genetikai módosítás nem?
- A genetikai módosítás típusai
- Gén-klónozás
- Példák genetikai módosításra
A génAlapvető biokémiai szempontból a dezoxiribonukleinsav (DNS) egy szegmens egy szervezet minden egyes sejtjén belül, amely hordozza a genetikai kódot egy adott fehérjetermék összeállításához. Funkcionálisabb és dinamikusabb szinten a gének meghatározzák, hogy az organizmusok - állatok, növények, gombák és még baktériumok is -, és melyekké válnak kifejlődésükre.
Míg a gének viselkedését környezeti tényezők (pl. Táplálkozás) és még más gének is befolyásolják, genetikai anyagának összetétele túlnyomórészt szinte mindent diktál Önről - látható és láthatatlan - a test méretétől a mikrobiális betolakodókkal szembeni reakcióig , allergének és más külső anyagok.
A gének meghatározott módon történő megváltoztatásának, módosításának vagy megtervezésének képessége ennélfogva bevezetné azt a lehetőséget, hogy kivételesen testreszabott szervezeteket - köztük az embereket - is létrehozhassunk olyan DNS kombinációk felhasználásával, amelyekről ismert, hogy bizonyos géneket tartalmaznak.
Egy organizmus megváltoztatásának folyamata genotípus (lazán szólva, az egyes gének összege) és ennélfogva genetikai "kék" néven ismert genetikai módosítás. Más néven génmanipuláció, az ilyen biokémiai manőverezés az utóbbi évtizedekben a tudományos fantasztika birodalmából a valóságba került.
A kapcsolódó fejlemények mind az emberek egészségének és életminőségének javítását célzó izgalom, mind a különféle frontokon zajló nehézkes és elkerülhetetlen etikai kérdések sokaságát felvetették.
Genetikai módosítás: Meghatározás
Genetikai módosítás bármilyen folyamat, amelynek során a géneket manipulálják, megváltoztatják, törlik vagy beállítják a szervezet egy bizonyos tulajdonságának amplifikálása, megváltoztatása vagy módosítása céljából. Ez a tulajdonságok manipulálása az abszolút gyökér - vagy celluláris szinten.
Fontolja meg a különbséget a haja szokásos módon történő formázása és a haja színének, hosszának és az általános elrendezésnek (pl. Egyenes vagy göndör) való ellenőrzése között, hajápolási termékek használata nélkül, ahelyett, hogy a test láthatatlan alkotóelemeinek adott utasításokat adna. arról, hogyan lehet elérni és biztosítani a kívánt kozmetikai eredményt, és megismerheti, hogy mi a genetikai módosítás.
Mivel az összes élő szervezet tartalmaz DNS-t, a géntechnológia bármilyen és minden organizmuson elvégezhető, baktériumoktól növényekig az emberekig.
Ahogy ezt olvassa el, a géntechnika új lehetőségekkel és gyakorlatokkal növekszik a mezőgazdaság, az orvostudomány, a gyártás és más birodalmak területén.
Milyen genetikai módosítás nem?
Fontos megérteni a különbséget a szó szerint változó gének és a meglévő gén előnyeit kihasználó viselkedés között.
Sok gén nem működik függetlenül attól a környezettől, amelyben a szülő szervezet él. Az étkezési szokások, a különféle stresszhatások (pl. Krónikus betegségek, amelyeknek saját genetikai alapjuk lehet vagy nem lehet) és egyéb dolgok, amelyekkel az organizmusok rutinszerűen szembesülnek, befolyásolhatják a génexpressziót, vagy azt a szintet, amellyel a géneket használják a fehérjetermékek előállításához amelyre kódolnak.
Ha olyan emberek családjából származik, akik genetikailag hajlamosak az átlagnál magasabbra és nehezebbekre törekedni, és sportos karrierre törekszik olyan erőnlét és méret szempontjából kedvező sportban, mint például kosárlabda vagy jégkorong, akkor emelje meg a súlyát és megemeljen nagy mennyiségű összeget ételeket, hogy maximalizálja a lehető legnagyobb és erősebb esélyét.
De ez különbözik attól, hogy új géneket illeszthet be a DNS-be, amelyek gyakorlatilag garantálják az izom- és csontnövekedés kiszámítható szintjét, és végső soron egy embert, akinek a sportsztár minden jellemző vonása van.
A genetikai módosítás típusai
Sokféle géntechnikai technika létezik, és nem mindegyik megköveteli a genetikai anyag manipulálását kifinomult laboratóriumi eszközökkel.
Valójában minden olyan folyamat, amely egy organizmus aktív és szisztematikus manipulációját foglalja magában génállományvagy bármely olyan populáció génjeinek összege, amelyek nemesítés útján (vagyis szexuálisan) szaporodnak, géntechnológiának minősül. Ezeknek a folyamatoknak egy része természetesen a technológia élvonalában van.
Mesterséges kiválasztás: Egyszerű szelekciónak vagy szelektív tenyésztésnek is nevezik, a mesterséges szelekció az ismert genotípusú szülő szervezetek kiválasztása olyan utódok létrehozására, amelyek nem fordulnak elő, ha csak a természet lenne a mérnök, vagy legalábbis sokkal nagyobb időtartamokban fordulna elő.
Amikor a gazdák vagy a kutyatenyésztők kiválasztják, hogy mely növényeket vagy állatokat tenyésztik annak biztosítása érdekében, hogy bizonyos jellemzőkkel rendelkező utódok az emberek valamilyen okból kívánatosak legyenek, a genetikai módosítás mindennapi formáját gyakorolják.
Indukált mutagenezis: Ez a röntgen vagy vegyi anyagok felhasználása mutációk (nem tervezett, gyakran spontán DNS-változások) indukálására a baktériumok specifikus génjeiben vagy DNS-szekvenciáiban. Ennek eredményeként olyan génvariánsokat fedezhet fel, amelyek jobb (vagy szükség esetén rosszabb) teljesítményt nyújtanak, mint a „normál” gén. Ez a folyamat elősegítheti az új organizmusok "vonalának" létrehozását.
A mutációk, bár gyakran károsak, ugyanakkor a földi élet genetikai változékonyságának alapvető forrásai. Ennek eredményeként, ha nagy számban indukálják őket, jóllehet kevésbé illő organizmusok populációit hozhatják létre, akkor növekszik a jótékony mutáció valószínűsége is, amelyet további technikák felhasználásával emberi célokra lehet felhasználni.
Vírusos vagy plazmid vektorok: A tudósok gént vezethetnek be egy fágba (egy olyan vírus, amely baktériumokat vagy prokarióta rokonokat, az Archaea-t) megfertőztetik, vagy egy plazmid-vektorba beilleszthetik, majd a módosított plazmidot vagy fágot más sejtekbe helyezhetik, hogy az új gént bejuttassák ezekbe a sejtekbe.
Ezen eljárások alkalmazásai között szerepel a betegségekkel szembeni rezisztencia fokozása, az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia leküzdése és az organizmusok képességének javítása a környezeti stresszek, például a szélsőséges hőmérsékletek és a méreganyagok ellen.Alternatív megoldásként az ilyen vektorok használata meglévő karakterisztikát felerősíthet egy új létrehozása helyett.
A növénynemesítési technológia alkalmazásával a növény "megrendelhető", hogy gyakrabban virágzzon, vagy baktériumok indukálhatók olyan fehérje vagy vegyi anyag előállításához, amely általában nem lenne képes.
Retrovirális vektorok: Itt bizonyos géneket tartalmazó DNS-részeket e speciális vírusokba helyeznek, amelyek a genetikai anyagot egy másik szervezet sejtjeibe szállítják. Ezt az anyagot beépítik a gazdaszervezet genomjába, hogy az adott szervezetben lévő többi DNS-sel együtt expresszálódjanak.
Magától értetődik, hogy ez magában foglalja a gazda-DNS-szál sztrippelését speciális enzimek segítségével, az új gén beillesztését a szippantás által létrehozott résbe, és a DNS-t a gén mindkét végén a gazda-DNS-hez kapcsolva.
"Beütés, beütés" technológia: Amint a neve is sugallja, az ilyen típusú technológia lehetővé teszi a DNS bizonyos szakaszának vagy bizonyos géneknek a teljes vagy részleges törlését ("knock out"). Hasonlóképpen, a genetikai módosítás ezen formája mögött álló emberi mérnökök választhatják, mikor és hogyan kell bekapcsolni (beütni) a DNS új részét vagy egy új gént.
Gének injektálása a kialakulóban lévő szervezetekbe: A géneket vagy vektorokat injektálva, amelyek géneket tojásokba (petesejtekbe) injektálhatnak, beépíthetik az új géneket a fejlődő embrió genomjába, és ezért expresszálódnak a végül eredményező organizmusban.
Gén-klónozás
Génklónozás egy példa a plazmidvektorok alkalmazására. A plazmidokat, amelyek kör alakú DNS-darabok képezik, baktérium- vagy élesztősejtből extrahálják. A restrikciós enzimeket, amelyek olyan fehérjék, amelyek a DNS-t a molekula specifikus helyein „vágják”, használják a DNS szippantására, egy lineáris szál létrehozására a kör alakú molekulából. Ezután a kívánt gén DNS-ét "beillesztjük" a plazmidba, amelyet más sejtekbe vezetünk be.
Végül, ezek a sejtek elolvasják és kódolják a plazmidhoz mesterségesen hozzáadott gént.
Kapcsolódó tartalom: RNS meghatározás, funkció, felépítés
A génklónozás négy alapvető lépést tartalmaz. A következő példában a cél az, hogy egy törzset nyerj E. coli baktériumok, amelyek sötétben ragyognak. (Általában természetesen ezek a baktériumok nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal; ha ilyenek lennének, olyan helyekre, mint a világ szennyvízcsatornái és számos természetes vízi útja egyértelműen eltérő jellegű lesz, mivel E. coli elterjedtek az emberi gyomor-bélrendszerben.)
1. Izolálja a kívánt DNS-t. Először meg kell találnia vagy létre kell hoznia egy olyan gént, amely a kívánt tulajdonságú fehérjét kódolja - ebben az esetben a sötétben világít. Bizonyos medúza készít ilyen fehérjéket, és azonosították a felelős gént. Ezt a gént a cél-DNS. Ugyanakkor meg kell határoznia, hogy melyik plazmidot fogja használni; ez a vektor-DNS.
2. A DNS-t restrikciós enzimekkel tisztítsuk meg. Ezek a fent említett fehérjék, más néven restrikciós endonukleázok, rengeteg a baktériumok világában. Ebben a lépésben ugyanazt az endonukleázt használja a cél-DNS és a vektor-DNS vágására.
Ezen enzimek egy része egyenesen vágja a DNS-molekula mindkét szálát, más esetekben pedig "szakaszos" vágást hajt végre, kis méretű egyszálú DNS-t hagyva kitéve. Ez utóbbiakat hívják ragacsos végeket.
3. Kombinálja a cél-DNS-t és a vektor-DNS-t. Most összerakod a kétféle DNS-t egy úgynevezett enzimmel DNS-ligáz, amely bonyolult fajta ragasztóként működik. Ez az enzim megfordítja az endonukleázok munkáját azáltal, hogy a molekulák végeit összekapcsolja. Az eredmény a mesebeli szörny, vagy egy szál rekombináns DNS.
4. Helyezze be a rekombináns DNS-t a gazdasejtbe. Most már megvan a szükséges gén és eszköz arra, hogy odajuttassa, ahonnan tartozik. Számos módszer van erre a köztük átalakítás, amelyben az úgynevezett kompetens sejtek megsemmisítik az új DNS-t, és elektroporáció, amelyben egy impulzus villamos energiát használnak a sejtmembrán rövid ideig történő megszakítására, hogy a DNS-molekula beléphessen a sejtbe.
Példák genetikai módosításra
Mesterséges kiválasztás: A kutya tenyésztők választhatnak különböző tulajdonságokra, nevezetesen a szőrzet színére. Ha egy adott labradori retriever tenyésztő növeli a keresletet a fajta adott színére, akkor szisztematikusan tenyészthet a szóban forgó színre.
Génterápia: Ha valaki hibás génnel rendelkezik, a működő gén másolatát bevihetjük ezen személy sejtjeibe, hogy idegen DNS-sel elő lehessen állítani a szükséges fehérjét.
GM növények: A géntechnológiával módosított mezőgazdasági módszerek felhasználhatók genetikailag módosított (GM) növények, például herbicid-rezisztens növények, olyan növények, amelyek több termést eredményeznek a hagyományos tenyésztéshez képest, GM-növények, amelyek ellenállnak a hidegnek, fokozottabb teljes terméshozamú növények, magasabb tápérték és így tovább.
Általánosabb értelemben véve, a 21. században a géntechnológiával módosított szervezetek (GMO-k) egy gyors gomb témájává váltak az európai és az amerikai piacokon, mind az élelmiszerbiztonság, mind az üzleti etikai aggályok miatt a növények genetikai módosítása.
Géntechnológiával módosított állatok: Az állattenyésztés világában a géntechnológiával módosított élelmiszerek egyik példája a csirkék tenyésztése, amelyek nagyobbra és gyorsabban növekednek, és így több mellhús készül. Az ilyen rekombináns DNS-technológiai gyakorlatok etikai aggályokat vetnek fel az állatoknak okozható fájdalom és kellemetlenség miatt.
Génszerkesztés: Példa a génszerkesztésre, vagy a genomszerkesztésre CRISPRvagy csoportosítva rendszeresen egymástól elválasztott, rövid palindromikus ismétlések. Ezt a folyamatot "kölcsönzik" egy módszer, amelyet a baktériumok alkalmaznak a vírusok elleni védekezésre. Ez magában foglalja a célgenom különböző részeinek célzott genetikai módosítását.
A CRISPR-ben vezető ribonukleinsav A (gRNS) molekulát, amelynek szekvenciája megegyezik a genomban lévő célponttal, a gazdasejtben Cas9 nevű endonukleázzal kombináljuk. A gRNS kötődik a cél-DNS-helyhez, és a Cas9-et magával húzza. Ez a genomszerkesztés eredményezhet egy rossz gén "kiütését" (például egy rákot okozó variánsot), és bizonyos esetekben lehetővé teszi a rossz gén cseréjét egy kívánatos változattal.