Genetikai módosítás: Definíció, típusok, folyamat, példák

A génalapvető biokémiai szempontból a dezoxiribonukleinsav (DNS) egy szervezet minden sejtjében, amely hordozza az adott fehérjetermék összeállításának genetikai kódját. Funkcionálisabb és dinamikusabb szinten a gének meghatározzák, hogy melyek az élőlények - állatok, növények, gombák, sőt baktériumok - és mire hivatottak fejlődni.

Míg a gének viselkedését környezeti tényezők (pl. Táplálkozás) és még más gének is befolyásolják, az Ön összetétele genetikai anyag elsöprően szinte mindent diktál rólad, látható és láthatatlan, a tested méretétől kezdve a mikrobiális betolakodókra, allergénekre és egyéb külső tényezőkre adott válaszodig.

A gének meghatározott módon történő megváltoztatásának, módosításának vagy szerkesztésének képessége tehát bevezetné a lehetőség lehetőségét hozzon létre tökéletesen testreszabott organizmusokat - beleértve az embereket is - a DNS adott kombinációinak felhasználásával, amelyekről ismert, hogy bizonyos anyagokat tartalmaznak gének.

A szervezet megváltoztatásának folyamata

A kapcsolódó fejlemények mind az izgalmat, mind az emberi egészség és az életminőség javításának kilátásait, mind a számos fronton jelentkező, tömény és elkerülhetetlen etikai kérdéseket hordozzák.

Genetikai módosítás bármely olyan folyamat, amelynek során a géneket manipulálják, megváltoztatják, törlik vagy beállítják egy szervezet bizonyos jellemzőinek felerősítése, megváltoztatása vagy módosítása céljából. Ez a tulajdonságok manipulálása abszolút gyökér- vagy sejtszinten.

Vegye figyelembe a különbséget a haj rutinszerű formázása és a haj színe, hossza és általános elrendezés (pl. egyenes vagy göndör) anélkül, hogy bármilyen hajápolási terméket használna, ehelyett arra támaszkodik, hogy a a kívánt kozmetikai eredmény elérésének és biztosításának testre vonatkozó utasításai, és megérzi, hogy mi is a genetikai módosítás ról ről.

Mivel minden élő szervezet tartalmaz DNS-t, a géntechnológia bármely és minden organizmuson elvégezhető, a baktériumoktól a növényeken át az emberekig.

Amint ezt olvassa, a géntechnológia területe új lehetőségekkel és gyakorlatokkal van tele a mezőgazdaság, az orvostudomány, a gyártás és más területek területén.

Fontos megérteni a különbséget a szó szoros értelmében megváltoztatott gének és a létező gén előnyeit kihasználó viselkedés között.

Sok gén nem működik függetlenül attól a környezettől, amelyben az anyaszervezet él. Táplálkozási szokások, különféle stresszek (pl. Krónikus betegségek, amelyeknek genetikai alapja lehet vagy nincs) és egyéb dolgok a rutinszerűen szembesülő organizmusok befolyásolhatják a génexpressziót, vagy azt a szintet, amelyig a géneket felhasználják az általuk termelt fehérjetermékek előállításához kód.

Ha olyan emberek családjából származik, akik genetikailag hajlamosak arra, hogy magasabbak és nehezebbek legyenek, mint az átlag, és egy sportpályára vágynak egy olyan sportágban, amely kedvez erő és méret, például kosárlabda vagy jégkorong, emelhet súlyokat és robusztus mennyiségű ételt fogyaszthat, hogy maximalizálja annak esélyét, hogy akkora és erős legyen, mint lehetséges.

De ez különbözik attól, hogy új géneket tud beilleszteni a DNS-be, amelyek gyakorlatilag garantálják a kiszámítható izom- és csontnövekedési szint, végső soron pedig az a Sport sztár.

Sokféle géntechnikai technika létezik, és nem mindegyik igényli a genetikai anyag manipulálását kifinomult laboratóriumi berendezések segítségével.

Valójában minden olyan folyamat, amely egy szervezet aktív és szisztematikus manipulációjával jár génállomány, vagy bármely olyan populáció génjeinek összessége, amely szaporodással (azaz nemi úton) szaporodik, géntechnológiának minősül. E folyamatok egy része természetesen valóban a technológia élvonalában van.

Mesterséges szelekció: Egyszerű szelekciónak vagy szelektív tenyésztésnek is nevezik, a mesterséges szelekció az ismert genotípusú szülő organizmusok kiválasztása olyan mennyiségű utódot termel, amely nem fordul elő, ha egyedül a természet lenne a mérnök, vagy legalábbis sokkal hosszabb időn keresztül fordulna elő Mérleg.

Amikor a gazdálkodók vagy kutyatenyésztők kiválasztják, mely növényeket vagy állatokat tenyésztik annak érdekében, hogy bizonyos utódokat biztosítsanak az emberek valamilyen oknál fogva kívánatosnak tartják, mindennapi genetikai formát gyakorolnak módosítás.

Indukált mutagenezis: Ez röntgensugarak vagy vegyi anyagok alkalmazása mutációk (nem tervezett, gyakran spontán DNS-változások) kiváltására specifikus génekben vagy baktériumok DNS-szekvenciáiban. Ennek eredményeként olyan génvariánsokat fedezhet fel, amelyek jobban (vagy ha szükséges, rosszabbul) teljesítenek, mint a „normális” gének. Ez a folyamat hozzájárulhat az organizmusok új "vonalainak" létrehozásához.

A mutációk, bár gyakran károsak, a genetikai változékonyság alapvető forrása a Föld életében is. Ennek eredményeként nagy számban indukálva őket, miközben biztosan kevésbé fitt organizmusok populációit is létrehozzák növeli a hasznos mutáció valószínűségét, amelyet aztán további felhasználással emberi célokra ki lehet használni technikák.

Vírusos vagy plazmid vektorok: A tudósok be tudnak vezetni egy gént egy fágba (egy vírus, amely megfertõzi a baktériumokat vagy azok prokarióta rokonait, az Archaea-t) vagy egy plazmid vektort, majd helyezzük a módosított plazmidot vagy fágot más sejtekbe annak érdekében, hogy az új gént bevezessük ezekbe a sejtekbe.

Ezeknek a folyamatoknak az alkalmazásai között szerepel a betegségekkel szembeni ellenállás növelése, az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia leküzdése és javítja az organizmus azon képességét, hogy ellenálljon a környezeti stresszoroknak, például a szélsőséges hőmérsékleti és méreganyagok. Alternatív megoldásként az ilyen vektorok felhasználása egy meglévő karakterisztikát felerősíthet egy új létrehozása helyett.

A növénynemesítési technológia alkalmazásával egy növény gyakrabban "rendelhető" virágzásra, vagy baktériumok indukálhatnak olyan fehérjét vagy vegyszert, amely általában nem.

Retrovirális vektorok: Itt bizonyos géneket tartalmazó DNS-részek kerülnek ezekbe a speciális vírusfajtákba, amelyek aztán a genetikai anyagot egy másik szervezet sejtjeibe szállítják. Ez az anyag beépül a gazda genomjába, hogy az az adott organizmusban lévő többi DNS-sel együtt expresszálódhasson.

Világos értelemben ez magában foglalja a DNS-szál egy részének kivágását speciális enzimek felhasználásával, az új beillesztésével gént abba a résbe, amelyet a gén mindkét végén levágva és a DNS-t a gazdához kötve hoz létre DNS.

"Knock in, knock out" technológia: Ahogy a neve is mutatja, ez a fajta technológia lehetővé teszi a DNS bizonyos szakaszainak vagy bizonyos gének teljes vagy részleges törlését ("kiütés"). Hasonló vonalak mentén a genetikai módosítás ezen formájának hátterében álló emberi mérnökök választhatják ki, hogy mikor és hogyan kell bekapcsolni ("bekopogni") a DNS új szakaszát vagy egy új gént.

Gének injektálása kialakuló organizmusokba: A géneket tartalmazó vektorok vagy vektorok petesejtekbe (petesejtekbe) beépíthetik az új géneket a fejlődő embrió genomja, amelyek tehát abban a szervezetben fejeződnek ki, amely végül eredmények.

Génklónozás a példa a plazmid vektorok használatára. A plazmidokat, amelyek a DNS kör alakú darabjai, egy baktérium- vagy élesztősejtből vonják ki. Restrikciós enzimek, amelyek olyan fehérjék, amelyek a DNS-t a molekula mentén meghatározott helyeken „elvágják”, a DNS kivágására használják, ezzel egy lineáris szálat hozva létre a kör alakú molekulából. Ezután a kívánt gén DNS-ét "beillesztik" a plazmidba, amelyet más sejtekbe vezetnek be.

Végül ezek a sejtek elkezdenék olvasni és kódolni azt a gént, amelyet mesterségesen adtak a plazmidhoz.

Kapcsolodo tartalom: RNS definíció, funkció, felépítés

A génklónozás négy alapvető lépést tartalmaz. A következő példában a törzs előállítása a célja E. coli a sötétben világító baktériumok. (Természetesen ezek a baktériumok természetesen nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal; ha mégis megtennék, olyan helyek, mint a világ szennyvízcsatorna-rendszere és számos természetes vízi útja, egészen más jelleget öltenének, mint E. coli az emberi gyomor-bél traktusban elterjedtek.)

1. Izoláljuk a kívánt DNS-t. Először meg kell találnia vagy létre kell hoznia egy olyan gént, amely egy szükséges tulajdonságú fehérjét kódol - ebben az esetben a sötétben izzik. Bizonyos medúza gyárt ilyen fehérjéket, és meghatározták a felelős gént. Ezt a gént nevezzük cél DNS. Ugyanakkor meg kell határoznia, hogy milyen plazmidot fog használni; ez a vektor DNS.

2. Hasítsuk le a DNS-t restrikciós enzimek segítségével. Ezeket a fent említett fehérjéket, más néven restrikciós endonukleázok, rengeteg van a baktériumok világában. Ebben a lépésben ugyanazt az endonukleázot használja a cél DNS és a vektor DNS kivágására.

Ezen enzimek egy része a DNS-molekula mindkét szálán egyenesen átvág, míg más esetekben "lépcsőzetes" vágást végez, így kis hosszúságú egyszálú DNS-t tesznek ki. Ez utóbbiakat hívják ragacsos végek.

3. Kombinálja a cél DNS-t és a vektor DNS-t. Most a kétféle DNS-t összekapcsolja egy úgynevezett enzimmel DNS-ligáz, amely kidolgozott ragasztófajtaként működik. Ez az enzim megfordítja az endonukleázok munkáját azáltal, hogy összekapcsolja a molekulák végeit. Az eredmény a kiméra, vagy egy szál rekombináns DNS.

• Az emberi inzulin sok más létfontosságú vegyszer mellett rekombináns technológiával is előállítható.

4. Vezesse be a rekombináns DNS-t a gazdasejtbe. Most megvan a szükséges gén és egy eszköz, amellyel áthelyezheti oda, ahova tartozik. Ennek számos módja van, köztük átalakítás, amelyben úgynevezett kompetens sejtek söpörik be az új DNS-t, és elektroporáció, amelyben villamos energia impulzust használnak a sejtmembrán rövid megszakítására, hogy a DNS-molekula beléphessen a sejtbe.

Mesterséges szelekció: A kutyatenyésztők különféle tulajdonságok, nevezetesen a szőrzet színe alapján választhatnak. Ha a labrador retrieverek adott tenyésztője növekszik a kereslet a fajta adott színére, akkor szisztematikusan tenyésztheti a szóban forgó színt.

Génterápia: A hibás génnel rendelkező személynél a működő gén egy példányát be lehet vinni az illető sejtjeibe, hogy a szükséges fehérje idegen DNS felhasználásával elkészíthető legyen.

GM növények: A genetikai módosítással végzett mezőgazdasági módszerek felhasználhatók géntechnológiával módosított (GM) növények, például herbicid-rezisztens növények, több gyümölcsöt adó növények létrehozására a hagyományos tenyésztéshez képest a hidegnek ellenálló GM növények, a javult terméshozamú növények, a magasabb tápértékű ételek és így tovább tovább.

Tágabb értelemben a 21. században a géntechnológiával módosított szervezetek (GMO-k) egy gyorsgombos kérdéssé váltak Az európai és az amerikai piacok mind az élelmiszerbiztonság, mind a génmódosítással kapcsolatos üzleti etikai aggályok miatt növények.

Géntechnológiával módosított állatok: Az állattenyésztés világában a géntechnológiával módosított élelmiszerek egyik példája a csirkék tenyésztése, amelyek nagyobbak és gyorsabban nőnek, hogy több mellhúst termeljenek. Az ilyen rekombináns DNS-technológiai gyakorlatok etikai aggályokat vetnek fel az állatok számára okozott fájdalom és kényelmetlenség miatt.

Génszerkesztés: A génszerkesztésre vagy a genomszerkesztésre példa CRISPR, vagy rendszeresen csoportosított, rövid palindrómás ismétlések. Ez a folyamat egy olyan módszerből származik, amelyet a baktériumok a vírusok elleni védekezésben használnak. Magában foglalja a megcélzott genom különböző részeinek nagymértékben célzott genetikai módosítását.

A CRISPR-ben vezető ribonukleinsav (gRNS), a genom célhelyével megegyező szekvenciájú molekula a gazdasejtben a Cas9 nevű endonukleázzal kombinálódik. A gRNS kötődni fog a megcélzott DNS helyhez, magával rántva a Cas9-et. Ez a genomszerkesztés egy rossz gén (például egy rák kialakulásában szerepet játszó variáns) "kiütését" eredményezheti, és egyes esetekben lehetővé teszi a rossz gén helyettesítését egy kívánatos változattal.