Υπάρχει μια πολύ λεπτή διαφορά μεταξύ της τεχνολογίας DNA και της γενετικής μηχανικής. Η γενετική μηχανική αναφέρεται σε εκείνες τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση του γονότυπου ενός οργανισμού για την αλλαγή του φαινοτύπου του. Δηλαδή, η γενετική μηχανική χειρίζεται τα γονίδια ενός οργανισμού για να το κάνει να φαίνεται ή να ενεργεί διαφορετικά. Η τεχνολογία DNA αναφέρεται στις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τροποποίηση, μέτρηση, χειρισμό και κατασκευή εντός του μορίου DNA. Επειδή τα γονίδια αποθηκεύονται σε DNA, η γενετική μηχανική γίνεται με τεχνολογία DNA. Αλλά η τεχνολογία DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για περισσότερα από τη γενετική μηχανική.
Γονίδια και DNA
Ένα γονίδιο μπορεί να οριστεί ως ένα συστατικό ενός κυττάρου που είναι υπεύθυνο για την έκφραση ενός χαρακτηριστικού σε έναν οργανισμό, και επίσης μπορεί να μεταβιβάσει αυτό το χαρακτηριστικό στην επόμενη γενιά ενός οργανισμού. Αποδεικνύεται ότι τα γονίδια είναι τμήματα του DNA που περιέχουν ένα συγκεκριμένο μοτίβο πυρηνικών βάσεων: τα τέσσερα μόρια συντομογραφούνται A, T, G και C. Το DNA αποτελείται από ένα μακρύ τμήμα συνδεδεμένων μορίων A, T, G και C. Για παράδειγμα, ένα τμήμα DNA που μοιάζει με AGCCGTAGTT... και ούτω καθεξής για μερικές χιλιάδες βάσεις μπορεί να σημαίνει ότι μια γάτα θα έχει πράσινα μάτια. Αλλά δεν είναι όλο το DNA ένα γονίδιο. Ορισμένα τμήματα του DNA λειτουργούν για να παρέχουν σήματα σχετικά με το πότε και πού πρέπει να ενεργοποιηθεί ένα γονίδιο και ορισμένα τμήματα του DNA δεν έχουν γνωστό σκοπό.
Γενετική μηχανική
Με τη γενετική μηχανική, οι επιστήμονες προσπαθούν να χειριστούν τη γενετική δομή ενός οργανισμού για να κάνουν μια αλλαγή στον τρόπο εμφάνισης ή λειτουργίας ενός οργανισμού. Η γενετική δομή ενός οργανισμού ονομάζεται γονότυπος του, ενώ οι φυσικές δομές και λειτουργίες ενός οργανισμού ονομάζεται φαινότυπος. Ο φαινότυπος ενός οργανισμού καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τον γονότυπο του. Για παράδειγμα, εάν οι επιστήμονες άλλαξαν τον γονότυπο του γονιδίου χρώματος των ματιών της γάτας σε TCCCAGAGGT... τότε ίσως θα μπορούσαν να κάνουν τη γάτα να έχει καστανά μάτια αντί για πράσινα. Στην πραγματικότητα, η διαδικασία είναι πολύ πιο περίπλοκη και περιλαμβάνει πολύ μεγάλα τμήματα DNA που πρέπει να χειριστούν τέλεια, αλλά αυτή είναι η αρχή της γενετικής μηχανικής: Τροποποιήστε το μοτίβο των βάσεων στο DNA ενός οργανισμού για να το αλλάξετε φαινότυπος.
Εργαλεία Γενετικής Μηχανικής
Για να κάνουν γενετική μηχανική, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μερικά από τα εργαλεία της τεχνολογίας DNA. Δεν έχουν χρησιμοποιήσει τα εργαλεία για να αλλάξουν το χρώμα των ματιών μιας γάτας, αλλά έχουν κάνει κάποια άλλα πράγματα. Οι επιστήμονες έχουν τροποποιήσει τα βακτήρια για να παράγουν ινσουλίνη για διαβητικούς, έχουν τροποποιήσει το καλαμπόκι για να είναι ανθεκτικά ζιζανιοκτόνα για λιγότερο επιβλαβείς καλλιέργειες και έχουν τροποποιήσει ποντίκια για την ανάπτυξη όγκων καρκίνου στον άνθρωπο για δοκιμή φάρμακα. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος γενετικής μηχανικής είναι να αποκόψετε ένα κομμάτι DNA από έναν οργανισμό και να το αντικαταστήσετε με ένα τμήμα από έναν άλλο οργανισμό. Αυτό ονομάζεται ανασυνδυασμένο DNA και γίνεται με τη βοήθεια μερικών διαφορετικών μορίων που χρησιμοποιούνται για να κόβουν και να κολλούν μαζί μόρια DNA.
PCR
Η τεχνολογία DNA χρησιμοποιείται για πράγματα εκτός από τη γενετική μηχανική. Για παράδειγμα, όταν εντοπιστεί μια ομάδα μαλλιών σε μια σκηνή εγκλήματος, το DNA μπορεί να εξαχθεί. Επειδή δεν υπάρχει πολύ DNA στο δείγμα της σκηνής του εγκλήματος, πρέπει να ενισχυθεί - να αναπαραχθεί πολλές φορές. Ο τύπος της τεχνολογίας DNA που χρησιμοποιείται για αυτό ονομάζεται αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης ή PCR. Περιλαμβάνει θέρμανση και ψύξη ενός δείγματος DNA παρουσία ορισμένων χημικών ουσιών, και έχει ως αποτέλεσμα αρκετά αντίγραφα του DNA της σκηνής του εγκλήματος για να εκτελέσουν δοκιμές και να ανακαλύψουν ποιος ήταν στη σκηνή.
Κτίριο με DNA
Οι επιστήμονες μπορούν να χειριστούν το DNA με τρόπους που υπερβαίνουν τον αρχικό σκοπό του μέσα στο σώμα. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το DNA για να φτιάξουν ένα μικροσκοπικό ικρίωμα, ένα μικρό πλαίσιο για τη δημιουργία υλικών από άτομο σε άτομο. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν τις μοναδικές ιδιότητες του DNA για να δημιουργήσουν ένα μόριο που λάμπει - αλλά μόνο όταν συνδέεται με ένα άλλο συγκεκριμένο μόριο στόχο. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν επίσης DNA για έναν άλλο περίεργο σκοπό: Κατασκευάζουν κυκλώματα υπολογιστών από αυτό.