UNE gène, d'un point de vue biochimique de base, est un segment de acide désoxyribonucléique (ADN) à l'intérieur de chaque cellule d'un organisme qui porte le code génétique pour l'assemblage d'un produit protéique particulier. À un niveau plus fonctionnel et dynamique, les gènes déterminent ce que sont les organismes – animaux, plantes, champignons et même bactéries – et en quoi ils sont destinés à se développer.
Alors que le comportement des gènes est influencé par des facteurs environnementaux (par exemple, la nutrition) et même par d'autres gènes, la composition de votre matériel génétique dicte massivement presque tout sur vous, visible et invisible, de la taille de votre corps à votre réponse aux envahisseurs microbiens, aux allergènes et à d'autres agents externes.
La capacité de changer, de modifier ou de manipuler des gènes de manière spécifique introduirait donc la possibilité de pouvoir créer des organismes parfaitement adaptés - y compris les humains - en utilisant des combinaisons données d'ADN connues pour contenir certains gènes.
Le processus d'altération d'un organisme génotype (en gros, la somme de ses gènes individuels) et, par conséquent, son « plan » génétique est connu sous le nom de modification génétique. Aussi appelé ingénierie génétique, ce genre de manœuvres biochimiques est passé du domaine de la science-fiction à la réalité au cours des dernières décennies.
Les développements associés ont suscité à la fois l'enthousiasme suscité par la perspective d'améliorer la santé humaine et la qualité de vie et une multitude de problèmes éthiques épineux et incontournables sur divers fronts.
Modification génétique: définition
Modification génétique est tout processus par lequel des gènes sont manipulés, modifiés, supprimés ou ajustés afin d'amplifier, de modifier ou d'ajuster une certaine caractéristique d'un organisme. C'est la manipulation des traits au niveau absolu de la racine – ou cellulaire.
Considérez la différence entre coiffer régulièrement vos cheveux d'une certaine manière et être en mesure de contrôler la couleur, la longueur et la longueur de vos cheveux. disposition générale (par exemple, droite ou bouclée) sans utiliser de produits de soins capillaires, en s'appuyant plutôt sur des composants invisibles de votre des instructions corporelles sur la façon d'accomplir et d'assurer un résultat cosmétique souhaité, et vous aurez une idée de ce qu'est la modification génétique à propos de.
Parce que tous les organismes vivants contiennent de l'ADN, le génie génétique peut être effectué sur tous les organismes, des bactéries aux plantes en passant par les êtres humains.
Au fur et à mesure que vous lisez ceci, le domaine du génie génétique est en plein essor avec de nouvelles possibilités et pratiques dans les domaines de l'agriculture, de la médecine, de la fabrication et d'autres domaines.
Ce que la modification génétique n'est pas
Il est important de comprendre la différence entre changer littéralement les gènes et se comporter d'une manière qui tire parti d'un gène existant.
De nombreux gènes ne fonctionnent pas indépendamment de l'environnement dans lequel vit l'organisme parent. Habitudes alimentaires, stress de toutes sortes (par exemple, les maladies chroniques, qui peuvent ou non avoir une base génétique qui leur est propre) et d'autres choses auxquels les organismes sont régulièrement confrontés peut affecter l'expression des gènes, ou le niveau auquel les gènes sont utilisés pour fabriquer les produits protéiques pour lesquels ils code.
Si vous venez d'une famille de personnes génétiquement enclines à être plus grandes et plus lourdes que la moyenne et que vous aspirez à une carrière sportive dans un sport qui favorise force et taille comme le basket-ball ou le hockey, vous pouvez soulever des poids et manger une quantité importante de nourriture pour maximiser vos chances d'être aussi grand et fort que possible.
Mais c'est différent de pouvoir insérer de nouveaux gènes dans votre ADN qui garantissent virtuellement un niveau prévisible de croissance musculaire et osseuse et, finalement, un humain avec tous les traits typiques d'un Star du sport.
Types de modification génétique
Il existe de nombreux types de techniques de génie génétique, et toutes ne nécessitent pas la manipulation de matériel génétique à l'aide d'équipements de laboratoire sophistiqués.
En fait, tout processus impliquant la manipulation active et systématique des pool génétique, ou la somme des gènes de toute population qui se reproduit par reproduction (c'est-à-dire sexuellement), est qualifiée de génie génétique. Certains de ces processus, bien sûr, sont en effet à la pointe de la technologie.
Selection artificielle: Aussi appelée sélection simple ou sélection sélective, la sélection artificielle est le choix d'organismes parents ayant un génotype connu pour produire une progéniture en quantités qui ne se produiraient pas si la nature seule était l'ingénieur, ou au minimum ne se produirait que sur un temps beaucoup plus long Balance.
Lorsque les agriculteurs ou les éleveurs de chiens sélectionnent les plantes ou les animaux à élever afin d'assurer une progéniture avec certains caractéristiques que les humains trouvent souhaitables pour une raison quelconque, ils pratiquent une forme quotidienne de génétique modification.
Mutagenèse induite: Il s'agit de l'utilisation de rayons X ou de produits chimiques pour induire des mutations (changements imprévus, souvent spontanés de l'ADN) dans des gènes spécifiques ou des séquences d'ADN de bactéries. Il peut en résulter la découverte de variantes génétiques plus performantes (ou, si nécessaire, pires) que le gène « normal ». Ce processus peut aider à créer de nouvelles « lignées » d'organismes.
Les mutations, bien que souvent nuisibles, sont également la source fondamentale de la variabilité génétique de la vie sur Terre. En conséquence, les induire en grand nombre, tout en créant des populations d'organismes moins adaptés, a également augmente la probabilité d'une mutation bénéfique, qui peut ensuite être exploitée à des fins humaines en utilisant des technique.
Vecteurs viraux ou plasmidiques : Les scientifiques peuvent introduire un gène dans un phage (un virus qui infecte les bactéries ou leurs parents procaryotes, les Archaea) ou un plasmide vecteur, puis placez le plasmide ou le phage modifié dans d'autres cellules afin d'introduire le nouveau gène dans ces cellules.
Les applications de ces processus comprennent l'augmentation de la résistance aux maladies, la lutte contre la résistance aux antibiotiques et améliorer la capacité d'un organisme à résister aux facteurs de stress environnementaux tels que les températures extrêmes et toxines. Alternativement, l'utilisation de tels vecteurs peut amplifier une caractéristique existante au lieu d'en créer une nouvelle.
En utilisant la technologie de sélection végétale, une plante peut être "ordonnée" de fleurir plus souvent, ou les bactéries peuvent être induites à produire une protéine ou un produit chimique qu'elles ne feraient pas normalement.
Vecteurs rétroviraux : Ici, des portions d'ADN contenant certains gènes sont placées dans ces types particuliers de virus, qui transportent ensuite le matériel génétique dans les cellules d'un autre organisme. Ce matériel est incorporé dans le génome de l'hôte afin qu'il puisse être exprimé avec le reste de l'ADN de cet organisme.
En termes simples, cela implique de couper un brin d'ADN hôte à l'aide d'enzymes spéciales, d'insérer le nouveau gène dans l'espace créé par la coupe et la fixation de l'ADN aux deux extrémités du gène à l'hôte ADN.
Technologie « Knock in, knock out » : Comme son nom l'indique, ce type de technologie permet la délétion totale ou partielle de certaines sections d'ADN ou de certains gènes ("knock out"). Dans le même ordre d'idées, les ingénieurs humains à l'origine de cette forme de modification génétique peuvent choisir quand et comment activer (« enfoncer ») une nouvelle section d'ADN ou un nouveau gène.
Injection de gènes dans des organismes naissants : L'injection de gènes ou de vecteurs contenant des gènes dans des ovules (ovocytes) peut incorporer les nouveaux gènes dans le génome de l'embryon en développement, qui sont donc exprimés dans l'organisme qui résultats.
Clonage de gènes
Clonage de gènes est un exemple d'utilisation de vecteurs plasmidiques. Les plasmides, qui sont des morceaux d'ADN circulaires, sont extraits d'une cellule bactérienne ou de levure. Les enzymes de restriction, qui sont des protéines qui «coupent» l'ADN à des endroits spécifiques le long de la molécule, sont utilisées pour couper l'ADN, créant un brin linéaire à partir de la molécule circulaire. Ensuite, l'ADN du gène souhaité est "collé" dans le plasmide, qui est introduit dans d'autres cellules.
Enfin, ces cellules commencent à lire et à coder le gène qui a été artificiellement ajouté au plasmide.
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Le clonage de gènes comprend quatre étapes de base. Dans l'exemple suivant, votre objectif est de produire une souche de E. coli bactéries qui brillent dans le noir. (Ordinairement, bien sûr, ces bactéries ne possèdent pas cette propriété; s'ils le faisaient, des endroits comme les réseaux d'égouts du monde et bon nombre de ses cours d'eau naturels prendraient un caractère nettement différent, car E. coli sont répandus dans le tractus gastro-intestinal humain.)
1. Isolez l'ADN souhaité. Tout d'abord, vous devez trouver ou créer un gène qui code pour une protéine avec la propriété requise - dans ce cas, brillant dans le noir. Certaines méduses fabriquent de telles protéines, et le gène responsable a été identifié. Ce gène est appelé le ADN cible. En même temps, vous devez déterminer quel plasmide vous utiliserez; c'est le ADN vecteur.
2. Clivez l'ADN à l'aide d'enzymes de restriction. Ces protéines susmentionnées, également appelées endonucléases de restriction, sont abondants dans le monde bactérien. Dans cette étape, vous utilisez la même endonucléase pour couper à la fois l'ADN cible et l'ADN vecteur.
Certaines de ces enzymes coupent directement les deux brins de la molécule d'ADN, tandis que dans d'autres cas, elles effectuent une coupe "décalée", laissant de petites longueurs d'ADN simple brin exposées. Ces derniers sont appelés extrémités collantes.
3. Combinez l'ADN cible et l'ADN vecteur. Vous associez maintenant les deux types d'ADN avec une enzyme appelée ADN ligase, qui fonctionne comme une sorte de colle élaborée. Cette enzyme inverse le travail des endonucléases en joignant les extrémités des molécules entre elles. Le résultat est un chimère, ou un brin de ADN recombiné.
- L'insuline humaine, parmi de nombreux autres produits chimiques vitaux, peut être fabriquée à l'aide de la technologie recombinante.
4. Introduire l'ADN recombinant dans la cellule hôte. Maintenant, vous avez le gène dont vous avez besoin et un moyen de le transporter là où il appartient. Il existe plusieurs manières de procéder, parmi lesquelles transformation, dans lequel les cellules dites compétentes balaient le nouvel ADN, et électroporation, dans lequel une impulsion électrique est utilisée pour perturber brièvement la membrane cellulaire pour permettre à la molécule d'ADN d'entrer dans la cellule.
Exemples de modifications génétiques
Selection artificielle: Les éleveurs de chiens peuvent sélectionner différents traits, notamment la couleur du pelage. Si un éleveur donné de Labrador retrievers constate une augmentation de la demande pour une couleur donnée de la race, il peut systématiquement élever pour la couleur en question.
Thérapie génique: Chez une personne ayant un gène défectueux, une copie du gène actif peut être introduite dans les cellules de cette personne afin que la protéine requise puisse être fabriquée à l'aide d'ADN étranger.
Cultures GM : Les méthodes d'agriculture de modification génétique peuvent être utilisées pour créer des cultures génétiquement modifiées (GM) telles que des plantes résistantes aux herbicides, des cultures qui produisent plus de fruits par rapport à la sélection conventionnelle, des plantes GM résistantes au froid, des cultures avec un rendement global de récolte amélioré, des aliments avec une valeur nutritionnelle plus élevée et donc au.
Plus généralement, au 21e siècle, les organismes génétiquement modifiés (OGM) sont devenus un sujet brûlant dans Marchés européen et américain en raison de préoccupations liées à la sécurité alimentaire et à l'éthique des affaires liées à la modification génétique de cultures.
Animaux génétiquement modifiés : Un exemple d'aliments GM dans le monde de l'élevage est l'élevage de poulets qui grandissent plus rapidement et produisent plus de viande de poitrine. Les pratiques de technologie de l'ADN recombinant comme celles-ci soulèvent des problèmes éthiques en raison de la douleur et de l'inconfort qu'elles peuvent causer aux animaux.
Modification des gènes: Un exemple d'édition de gènes, ou d'édition de génomes, est CRISPR, ou alors répétitions palindromes courtes et régulièrement espacées. Ce processus est "emprunté" à une méthode utilisée par les bactéries pour se défendre contre les virus. Il s'agit d'une modification génétique hautement ciblée de différentes parties du génome cible.
Dans CRISPR, guider l'acide ribonucléique (ARNg), une molécule avec la même séquence que le site cible dans le génome, est combinée dans la cellule hôte avec une endonucléase appelée Cas9. L'ARNg se liera au site d'ADN cible, entraînant Cas9 avec lui. Cette modification du génome peut entraîner la "mise hors de combat" d'un mauvais gène (comme un variant impliqué dans le cancer) et, dans certains cas, permettre au mauvais gène d'être remplacé par un variant souhaitable.