バイオテクノロジーと遺伝子工学：概要

バイオテクノロジー は生命科学の分野であり、生物と生物学的システムを使用して、改変された、または新しい生物または有用な製品を作成します。 バイオテクノロジーの主要なコンポーネントは 遺伝子工学.

バイオテクノロジーの人気のある概念は、実験室や最先端で行われている実験の1つです。 産業は進歩しますが、バイオテクノロジーはそれよりもはるかに多くの人々の日常生活に統合されています どうやら。

あなたが得るワクチン、あなたが食料品店で買う醤油、チーズとパン、あなたの毎日のプラスチック 環境、しわになりにくい綿の衣類、油流出のニュースの後の片付けなどはすべて例です。 バイオテクノロジー。 彼らは皆、生きている微生物を「使って」製品を作ります。

ライム病の血液検査、乳がんの化学療法治療、またはインスリン注射でさえ、バイオテクノロジーの結果である可能性があります。

TL; DR（長すぎる; 読んでいない）

バイオテクノロジーは遺伝子工学の分野に依存しており、DNAを改変して生物の機能やその他の特性を変化させます。

この初期の例は、数千年前の動植物の品種改良です。 今日、科学者はDNAを編集したり、ある種から別の種に移したりしています。 バイオテクノロジーは、これらのプロセスを、医学、食品、農業、製造、バイオ燃料など、さまざまな産業に利用しています。

バイオテクノロジーは、なしでは不可能です。 遺伝子工学. 現代の用語では、このプロセスは、生物の特性を変更するために、実験技術を使用して細胞の遺伝情報を操作します。

科学者は、生物の外見、行動、機能、または環境内の特定の物質や刺激との相互作用の方法を変えるために遺伝子工学を使用する場合があります。 遺伝子工学はすべての生細胞で可能です。 これには、細菌などの微生物や、植物や動物などの多細胞生物の個々の細胞が含まれます。 でも ヒトゲノム これらの手法を使用して編集できます。

科学者は、細胞の遺伝子を直接変更することによって、細胞内の遺伝子情報を変更することがあります。 他の場合では、ある生物からのDNAの断片が別の生物の細胞に移植されます。 新しいハイブリッドセルは トランスジェニック.

遺伝子工学は超近代的な技術の進歩のように見えるかもしれませんが、それは多くの分野で何十年もの間使用されてきました。 実際、現代の遺伝子工学は、チャールズ・ダーウィンによって最初に定義された古代の人間の慣習にそのルーツがあります。 人工淘汰.

人工選択、これはまた呼ばれます 品種改良は、目的の特性に基づいて、植物、動物、またはその他の生物の交配ペアを意図的に選択する方法です。 これを行う理由は、それらの特性を持つ子孫を作成し、将来の世代でこのプロセスを繰り返して、人口の特性を徐々に強化するためです。

人工的な選択は顕微鏡や他の高度な実験装置を必要としませんが、それは遺伝子工学の効果的な形です。 それは古代の技術として始まりましたが、人間は今でもそれを使用しています。

一般的な例は次のとおりです。

• 家畜の繁殖。
• 花の品種を作成します。
• げっ歯類や霊長類など、研究研究のための病気への感受性などの特定の望ましい特性を持つ動物の繁殖。

生物の人為的な選択に従事する人間の最初の既知の例は、 Canislupusfamiliaris、またはより一般的に知られているように、犬。 約32、000年前、現在は中国である東アジアの地域の人間は、狩猟採集民のグループに住んでいました。 野生のオオカミは人間のグループを追跡し、ハンターが残した死骸を清掃しまし​​た。

科学者たちは、人間が生きる脅威ではなかった従順なオオカミだけを許可した可能性が最も高いと考えています。 このように、オオカミからの犬の分岐は、特性を持つ個人として、自己選択によって始まりました それは彼らが人間の存在を容認することを可能にしました 狩猟採集民。

最終的に、人間は意図的に飼いならし始め、その後、望ましい特性、特に従順さのために何世代にもわたる犬を繁殖させ始めました。 犬は人間に忠実で保護的な仲間になりました。 何千年もの間、人間は、コートの長さと色、目のサイズと鼻の長さ、体のサイズ、性質などの特定の特性のためにそれらを選択的に繁殖させました。

32、000年前に犬に分裂した32、000年前の東アジアの野生のオオカミは、約350種類の犬種で構成されています。 それらの初期の犬は、中国の在来犬と呼ばれる現代の犬と最も密接に遺伝的に関連しています。

人工淘汰は、古代の人間文化でも他の方法で現れました。 人間が農耕社会に移行するにつれて、彼らは植物や動物の種の数を増やしながら人工的な選択を利用しました。

彼らは世代を超えて繁殖させることで動物を飼いならし、望ましい特性を示した子孫だけを交配させました。 これらの特性は、動物の目的によって異なります。 たとえば、現代の飼いならされた馬は、輸送や駄獣として多くの文化で一般的に使用されており、一般的に呼ばれる動物のグループの一部です 重荷の獣.

したがって、馬の飼育者が探していたかもしれない特徴は、従順さと強さ、そして寒さや暑さでの頑強さ、そして飼育下で繁殖する能力です。

古代社会は、人工淘汰以外の方法でも遺伝子工学を利用していました。 6、000年前、エジプト人は酵母を使用してパンを発酵させ、発酵酵母を使用してワインとビールを製造していました。

現代の遺伝子工学は、遺伝子が あるDNAから別のDNAに、またはある生物の細胞から別の生物の細胞にコピーして移動した DNA。 これは、と呼ばれるDNAのリングに依存しています プラスミド.

プラスミド 細菌や酵母の細胞に存在し、染色体とは別です。 どちらにもDNAが含まれていますが、通常、細胞が生き残るためにプラスミドは必要ありません。 バクテリアの染色体には何千もの遺伝子が含まれていますが、プラスミドには、一方で数えるのと同じ数の遺伝子しか含まれていません。 これにより、操作と分析がはるかに簡単になります。

1960年代の発見 制限エンドヌクレアーゼ、 としても知られている 制限酵素、遺伝子編集のブレークスルーにつながりました。 これらの酵素は、鎖の特定の場所でDNAを切断します 塩基対.

塩基対は結合しています ヌクレオチド DNA鎖を形成します。 細菌の種類に応じて、制限酵素は塩基対の異なる配列を認識して切断するように特化されます。

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科学者たちは、制限酵素を使用してプラスミドリングの断片を切り出すことができることを発見しました。 その後、彼らは異なるソースからDNAを導入することができました。

と呼ばれる別の酵素 DNAリガーゼ 欠落しているDNA配列によって残された空のギャップにある元のプラスミドに外来DNAを付着させます。 このプロセスの最終結果は、外来遺伝子セグメントを持つプラスミドです。これは、 ベクター.

DNAソースが異なる種であった場合、新しいプラスミドは呼び出されます 組換えDNA、または キメラ. プラスミドが細菌細胞に再導入されると、細菌が常にその遺伝子構成を持っていたかのように、新しい遺伝子が発現されます。 バクテリアが複製して増殖すると、遺伝子もコピーされます。

バクテリアではない生物の細胞に新しいDNAを導入することが目標である場合、さまざまな技術が必要です。 これらの1つは 遺伝子銃、植物または動物の組織で組換えDNAでコーティングされた重金属元素の非常に小さな粒子を爆破します。

他の2つの手法では、感染症プロセスの力を利用する必要があります。 と呼ばれる細菌株 アグロバクテリウム・ツメファシエンス 植物に感染し、植物内で腫瘍を成長させます。 科学者は、腫瘍の原因となるプラスミドから病気の原因となる遺伝子を取り除きます。 Ti、または腫瘍誘導プラスミド。 それらは、植物が望ましいDNAに「感染」するように、これらの遺伝子を植物に移したい遺伝子に置き換えます。

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ウイルスは、細菌からヒトの細胞まで、他の細胞に侵入し、独自のDNAを挿入することがよくあります。 A ウイルスベクター 科学者がDNAを植物や動物の細胞に移すために使用されます。 病気の原因となる遺伝子が削除され、目的の遺伝子に置き換えられます。目的の遺伝子には、転移が起こったことを知らせるマーカー遺伝子が含まれている場合があります。

現代の遺伝子組み換えの最初の例は、ハーバート・ボイヤーとスタンリー・コーエンが細菌のある菌株から別の菌株に遺伝子を移した1973年でした。 抗生物質耐性をコードする遺伝子。

翌年、ルドルフ・イエーニッシュとベアトリス・ミンツがマウスの胚に外来DNAを挿入することに成功したとき、科学者たちは遺伝子改変動物の最初の例を作成しました。

科学者たちは、急増する数の新技術のために、遺伝子工学を幅広い生物分野に適用し始めました。 たとえば、彼らは除草剤耐性のある植物を開発し、農民が作物に損傷を与えることなく雑草を散布できるようにしました。

彼らはまた、食品、特に野菜や果物を改変して、改変されていないいとこよりもはるかに大きく成長し、長持ちするようにしました。

遺伝子工学はバイオテクノロジーの基盤です。なぜなら、バイオテクノロジー産業は、一般的な意味で、人間のニーズのために他の生物種を利用することを含む広大な分野だからです。

犬や特定の作物を選択的に繁殖させていた数千年前のあなたの先祖は、バイオテクノロジーを利用していました。 現代の農家や犬のブリーダーもそうですし、パン屋やワイナリーもそうです。

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産業用バイオテクノロジーは燃料源に使用されます。 これが「バイオ燃料」という用語の由来です。 微生物は脂肪を消費し、それらを消費可能な燃料源であるエタノールに変えます。

酵素は、従来の方法よりも廃棄物とコストが少ない化学物質を製造するため、または化学副産物を分解することによって製造プロセスをクリーンアップするために使用されます。

幹細胞治療から血液検査の改善、さまざまな医薬品まで、ヘルスケアの様相はバイオテクノロジーによって変化しました。 医療バイオテクノロジー企業は、微生物を使用して、次のような新しい医薬品を作成しています。 モノクローナル抗体 （これらの薬は、癌を含むさまざまな状態を治療するために使用されます）、抗生物質、ワクチン、ホルモン。

重要な医学的進歩は、遺伝子工学と微生物の助けを借りて合成インスリンを作成するプロセスの開発でした。 ヒトインスリンのDNAは、インスリンが収集および精製されるまで、複製および成長してインスリンを生成する細菌に挿入されます。

1991年、Ingo Potrykusは農業バイオテクノロジーの研究を利用して、体がベータカロチンで強化された一種の米を開発しました。 ビタミンAに変換され、ビタミンA欠乏による小児期の失明が特に多いアジア諸国での栽培に理想的です。 問題。

科学界と一般市民の間の誤解は、遺伝子組み換え生物、またはGMOをめぐって大きな論争を引き起こしました。 そのような恐れと抗議がありました ゴールデンライスなどの遺伝子組み換え食品は、1999年にアジアの農家に植物を配布する準備ができているにもかかわらず、その配布はまだ行われていないと言われています。 発生した。