Биотехнологија и генетски инжењеринг: Преглед

Биотехнологија је поље науке о животу које користи живе организме и биолошке системе за стварање модификованих или нових организама или корисних производа. Главна компонента биотехнологије је генетски инжењеринг.

Популарни концепт биотехнологије један је од експеримената у лабораторијама и врхунски индустријски напредак, али биотехнологија је много интегрисанија у свакодневни живот већине људи од ње чини се.

Вакцине које добијете, соја сос, сир и хлеб које купујете у прехрамбеној продавници, пластика за сваки дан животна средина, ваша памучна одећа отпорна на боре, чишћење након вести о изливању нафте и још много тога су примери биотехнологија. Сви они „запошљавају“ живе микробе да би створили производ.

Чак и тест крви за Лајмску болест, хемотерапија рака дојке или ињекција инсулина могу бити резултат биотехнологије.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Биотехнологија се ослања на поље генетског инжењеринга, које модификује ДНК како би променило функцију или друге особине живих организама.

Рани примери за то су селективно узгајање биљака и животиња пре хиљадама година. Данас научници уређују или преносе ДНК са једне врсте на другу. Биотехнологија користи ове процесе за широк спектар индустрија, укључујући медицину, храну и пољопривреду, производњу и биогорива.

Биотехнологија не би била могућа без генетски инжењеринг. Савремено речено, овај процес манипулише генетским информацијама ћелија помоћу лабораторијских техника како би променио особине живих организама.

Научници могу да користе генетски инжењеринг како би променили начин на који организам изгледа, понаша се, функционише или комуницира са одређеним материјалима или стимулусима у свом окружењу. Генетски инжењеринг је могућ у свим живим ћелијама; ово укључује микроорганизме као што су бактерије и појединачне ћелије вишећелијских организама, као што су биљке и животиње. Чак и људски геном могу се уређивати помоћу ових техника.

Понекад научници мењају генетске информације у ћелији тако што директно мењају своје гене. У другим случајевима, комади ДНК из једног организма уграђују се у ћелије другог организма. Позване су нове хибридне ћелије трансгени.

Генетски инжењеринг може изгледати као ултрамодерни технолошки напредак, али се користи већ деценијама, у бројним областима. Заправо, модерни генетски инжењеринг вуче корене из древних људских пракси које је Чарлс Дарвин први дефинисао као вештачка селекција.

Вештачка селекција, која се такође назива селективни узгој, је метода за намерно бирање парова за парење биљака, животиња или других организама на основу жељених особина. Разлог за то је стварање потомства са тим особинама и понављање процеса са будућим генерацијама како би се постепено ојачале особине у популацији.

Иако вештачка селекција не захтева микроскопију или другу напредну лабораторијску опрему, она је ефикасан облик генетског инжењеринга. Иако је започела као древна техника, људи је користе и данас.

Уобичајени примери укључују:

• Узгајање стоке.
• Стварање цветних сорти.
• Приплодне животиње, попут глодара или примата, са специфичним жељеним особинама попут осетљивости на болести за истраживачке студије.

Први познати пример људи који се баве вештачком селекцијом организма је пораст Цанис лупус фамилиарис, или како је познатији пас. Пре око 32.000 година, људи на подручју источне Азије, која је данас Кина, живели су у скупинама ловаца. Дивљи вукови су пратили људске групе и муљали на лешевима које су ловци оставили за собом.

Научници сматрају да је највероватније да су људи дозволили да живе само послушни вукови који нису представљали претњу. На тај начин је гранање паса од вукова почело самоселекцијом, као јединки са особином то им је омогућило да толеришу присуство људи постали су припитомљени пратиоци ловци-сакупљачи.

На крају, људи су почели намерно да се припитомљавају, а затим и да узгајају генерације паса због жељених особина, посебно покорности. Пси су постали одани и заштитнички пратиоци људи. Током хиљада година људи су их селективно узгајали за одређене особине као што су дужина и боја длаке, величина очију и дужина њушке, величина тела, расположење и још много тога.

Дивљи вукови источне Азије од пре 32.000 година који су се пре 32.000 година раздвојили на псе састоје се од готово 350 различитих паса паса. Ти рани пси су генетски најближе повезани са модерним псима који се зову кинески аутохтони пси.

Вештачка селекција која се манифестује и на друге начине у древним људским културама. Како су се људи кретали према пољопривредним друштвима, користили су вештачку селекцију са све већим бројем биљних и животињских врста.

Припитомили су животиње узгајајући их генерацију за генерацијом, само парећи потомство које је показало жељене особине. Ове особине зависиле су од сврхе животиње. На пример, модерни припитомљени коњи се често користе у многим културама као превоз и као товарне животиње, део групе животиња које се обично називају теретне звери.

Стога су особине које су узгајивачи коња могле тражити покорност и снага, као и робусност на хладноћи или врућини и способност узгоја у заточеништву.

Древна друштва су користила генетски инжењеринг и на друге начине, осим вештачке селекције. Пре 6000 година, Египћани су користили квасац за квашење хлеба, а ферментисани квасац за производњу вина и пива.

Савремени генетски инжењеринг се дешава у лабораторији, уместо селективним узгојем, јер су то гени копирају и премештају из једног дела ДНК у други или из ћелије једног организма у други ДНК. Ово се ослања на прстен ДНК који се назива а плазмид.

Плазмиди присутни су у ћелијама бактерија и квасца и одвојени су од хромозома. Иако оба садрже ДНК, плазмиди обично нису неопходни да би ћелија преживела. Док бактеријски хромозоми садрже хиљаде гена, плазмиди садрже само онолико гена колико бисте рачунали на једну руку. То их чини много једноставнијим за манипулацију и анализу.

Откриће 1960-их рестрикционе ендонуклеазе, такође познат као рестрикциони ензими, довела је до продора у уређивању гена. Ови ензими режу ДНК на одређеним местима у ланцу парови основа.

Основни парови су повезани нуклеотиди који чине ДНК ланац. У зависности од врсте бактерија, рестрикциони ензим ће бити специјализован за препознавање и сечење различитих секвенци базних парова.

Сличан садржај: Дефиниција молекуларне биологије

Научници су открили да су могли да користе рестрикционе ензиме да би исекли комаде плазмидних прстенова. Тада су могли да уведу ДНК из другог извора.

Још један ензим тзв ДНА лигаза везује страну ДНК за оригинални плазмид у празном процепу који је остављен недостајућом секвенцом ДНК. Крајњи резултат овог процеса је плазмид са страним генским сегментом, који се назива а вектор.

Ако је извор ДНК друга врста, зове се нови плазмид рекомбинантна ДНК, или а химера. Једном када се плазмид поново уведе у бактеријску ћелију, нови гени се изражавају као да је бактерија увек имала тај генетски састав. Како се бактерија реплицира и множи, ген ће такође бити копиран.

Ако је циљ увођење нове ДНК у ћелију организма који није бактерија, потребне су различите технике. Један од њих је генска пушка, који минира врло ситне честице елемената тешких метала пресвучених рекомбинантном ДНК на биљном или животињском ткиву.

Две друге технике захтевају искоришћавање моћи процеса заразних болести. Бактеријски сој тзв Агробацтериум тумефациенс зарази биљке, узрокујући раст тумора у биљци. Научници уклањају гене који изазивају болести из плазмида одговорног за туморе, назван Ти, или плазмид који индукује тумор. Они замењују ове гене било којим генима који желе да пренесу у биљку, тако да се биљка „зарази“ пожељном ДНК.

Сличан садржај: Ћелијска биологија: Преглед прокариотских и еукариотских ћелија

Вируси често нападају друге ћелије, од бактерија до ћелија човека, и убацују сопствену ДНК. А. вирусни вектор користе га научници за пренос ДНК у биљну или животињску ћелију. Гени који узрокују болест уклањају се и замењују са жељеним генима, који могу садржати маркере, који сигнализирају да је дошло до преноса.

Први пример савремене генетске модификације био је 1973. године, када су Херберт Боиер и Станлеи Цохен пренијели ген из једног соја бактерија у други. Ген шифриран за резистенцију на антибиотике.

Следеће године научници су створили први пример генетски модификоване животиње, када су Рудолф Јаенисцх и Беатрице Минтз успешно убацили страну ДНК у ембрионе миша.

Научници су почели да примењују генетски инжењеринг на широком пољу организама, за растући број нових технологија. На пример, развили су биљке отпорне на хербициде како би фармери могли да прскају коров без оштећења усева.

Такође су модификовали храну, посебно поврће и воће, како би постали много већи и трајали дуже од својих немодификованих рођака.

Генетски инжењеринг је темељ биотехнологије, с обзиром да је биотехнолошка индустрија, у општем смислу, широко поље које укључује коришћење других живих врста за потребе људи.

Ваши преци од пре хиљаде година који су селективно узгајали псе или одређене усеве користили су биотехнологију. Такви су и савремени фармери и узгајивачи паса, па тако и било која пекара или винарија.

Сличан садржај: Како контактирати свог представника о климатским променама

За изворе горива користи се индустријска биотехнологија; одатле потиче термин „биогорива“. Микроорганизми троше масти и претварају их у етанол, који је потрошни извор горива.

Ензими се користе за производњу хемикалија са мање отпада и трошкова од традиционалних метода или за чишћење производних процеса разградњом хемијских нуспроизвода.

Од третмана матичним ћелијама до побољшаних тестова крви до разних фармацеутских производа, лице здравствене заштите је промењено биотехнологијом. Компаније за медицинску биотехнологију користе микробе за стварање нових лекова, као што су моноклонска антитела (ови лекови се користе за лечење различитих стања, укључујући рак), антибиотици, вакцине и хормони.

Значајан медицински напредак био је развој процеса стварања синтетичког инсулина уз помоћ генетског инжењеринга и микроба. ДНК за хумани инсулин се убацује у бактерије, које се реплицирају и расту и производе инсулин, све док се инсулин не може сакупљати и пречишћавати.

Инго Потрикус је 1991. године користио пољопривредна биотехнолошка истраживања да би развио врсту пиринча обогаћеног бета каротеном, који тело претвара се у витамин А и идеалан је за узгој у азијским земљама, где је посебно посебно слепило код деце због недостатка витамина А проблем.

Погрешна комуникација између научне заједнице и јавности довела је до великих контроверзи око генетски модификованих организама или ГМО. Било је таквог страха и негодовања због генетски модификовани прехрамбени производ као што је Златни пиринач, како се још назива, да иако су биљке биле спремне за дистрибуцију азијским фармерима 1999. године, та дистрибуција још увек није дошло.