Bazat e Modifikimit Gjenetik
OMGJ është e shkurtër për "organizëm të modifikuar gjenetikisht". Modifikimi gjenetik ka qenë rreth e rrotull për dekada dhe është mënyra më efektive dhe më e shpejtë për të krijuar një bimë ose kafshë me një tipar ose karakteristikë specifike. Mundëson ndryshime specifike specifike në sekuencën e ADN-së. Për shkak se ADN-ja në thelb përfshin planin për të gjithë organizmin, ndryshimet në ADN ndryshojnë funksionet që organizmi është i aftë.
Nuk ka të vërtetë asnjë mënyrë tjetër për ta bërë këtë përveç duke përdorur teknikat e zhvilluara gjatë 40 viteve të fundit për të manipuluar drejtpërdrejt ADN-në.
Si e modifikoni gjenetikisht një organizëm? Në të vërtetë, kjo është një pyetje shumë e gjerë. Një organizëm mund të jetë një bimë, kafshë, kërpudhat ose bakteret dhe të gjitha këto mund të jenë dhe janë bërë gjenetikisht për gati 40 vjet. Organizmat e parë gjenetikisht të dizajnuara ishin bakteret në fillim të viteve 1970 . Që atëherë, bakteret e modifikuara gjenetikisht janë bërë stërvitja e qindra e mijëra laboratorëve duke bërë modifikime gjenetike në të dyja bimët dhe kafshët. Pjesa më e madhe e ndryshimit të gjeneve bazë dhe modifikimeve janë projektuar dhe përgatitur duke përdorur baktere, kryesisht disa ndryshime të E. coli , pastaj transferohen tek organizmat e synuar.
Qasja e përgjithshme për të ndryshuar gjenetikisht bimët, kafshët ose mikrobet është konceptualisht mjaft e ngjashme. Megjithatë, ekzistojnë disa dallime në teknikat specifike për shkak të dallimeve të përgjithshme midis qelizave bimore dhe kafshëve.
Për shembull, qelizat e bimëve nuk kanë mure qelizash dhe qeliza të kafshëve.
Arsyet për ndryshime gjenetike të bimëve dhe kafshëve
Kafshët GM janë bërë kryesisht për qëllime kërkimore, shpesh si sisteme biologjike model të përdorura për zhvillimin e drogës. Ka pasur disa kafshë të GM të zhvilluara për qëllime të tjera komerciale, të tilla si peshqit fluoreshente si kafshët shtëpiake, dhe mushkonjat GM për të ndihmuar në kontrollin e mushkonjave që mbartin sëmundje.
Sidoqoftë, këto janë aplikime relativisht të kufizuara jashtë kërkimit bazik biologjik. Deri më tani, asnjë kafshë GM nuk është miratuar si një burim ushqimi. Së shpejti, megjithatë, kjo mund të ndryshojë me AquaAdvantage Salmon që po bën rrugën e tij përmes procesit të miratimit.
Me bimë, megjithatë, situata është e ndryshme. Ndërsa shumë bimë ndryshohen për hulumtim, objektivi i shumicës së modifikimit gjenetik të kulturave është që të bëhet një lloj i bimëve që është komercialisht ose socialisht i dobishëm. Për shembull, yield-et mund të rriten nëse bimët janë të ndërtuara me rezistencë të përmirësuar ndaj një dëmtuesi që shkakton sëmundje, si Papaja Rainbow, apo aftësinë për të rritur në një rajon jo mikpritës, ndoshta më të ftohtë. Frutat që mbajnë pjekur më të gjatë, të tilla si Tomat e pafundme të verës, sigurojnë më shumë kohë për të kaluar kohën pas korrjes për përdorim. Gjithashtu, janë bërë edhe tiparet që rrisin vlerën ushqyese, siç është Rajs i artë i projektuar për të pasur me vitaminë A, ose përdorimi i frutave, si mollët Arktike jo-kafe.
Në thelb, çdo tipar që mund të shfaqet me shtimin ose ndalimin e një geni specifik, mund të futet. Trajtimet që kërkojnë gjene të shumëfishta gjithashtu mund të menaxhohen, por kjo kërkon një proces më të ndërlikuar që ende nuk është arritur me kulturat komerciale.
Çfarë është një gjen?
Para se të shpjegojmë se si gjenet e reja futen në organizma, është e rëndësishme të kuptojmë se çfarë është një gjen. Si shumë prej tyre ndoshta e dimë, gjenet janë bërë nga ADN-ja, e cila është e përbërë pjesërisht nga katër baza të përmendura zakonisht si thjesht A, T, C, G. Rendi linear i këtyre bazave në një rresht poshtë një fije floku të ADN-së të një gjeni mund të mendohet si një kod për një proteinë specifike, ashtu si letra në një rresht të kodit të tekstit për një fjali.
Proteinat janë molekula të mëdha biologjike të bëra nga aminoacidet e lidhura së bashku në kombinime të ndryshme. Kur kombinimi i duhur i aminoacideve është i lidhur së bashku, zinxhiri i aminoacideve del së bashku në një proteinë me një formë specifike dhe karakteristikat e duhura kimike së bashku për të mundësuar atë që të kryejë një funksion ose reagim të veçantë. Gjërat e gjalla përbëhen kryesisht nga proteina. Disa proteina janë enzime që katalizojnë reaksionet kimike; të tjerët transportojnë materialin në qeliza dhe disa veprojnë si çelësa që aktivizojnë ose çaktivizojnë proteinat e tjera ose kaskadat e proteinave.
Pra, kur futet një gjen i ri, ai i jep qelizës sekuencën e kodit për ta mundësuar atë që të bëjë një proteinë të re.
Si e organizojnë qelizat gjenet e tyre?
Në bimët dhe qelizat e kafshëve, pothuajse i gjithë ADN-ja është urdhëruar në disa fije të gjata të plasaritura në kromozome. Gjenet janë në fakt vetëm pjesë të vogla të sekuencës së gjatë të ADN-së që përbëjnë një kromozom. Çdo herë që një qelizë përsëritet, të gjitha kromozomet përsëriten së pari. Ky është grupi qendror i udhëzimeve për qelizën, dhe secila qelizë e pasardhësve merr një kopje. Pra, për të futur një gjen të ri që mundëson qelizën të krijojë një proteinë të re që i jep një veçori të veçantë, thjesht duhet të futet pak ADN në një nga fijet e kromozomeve të gjata. Sapo të futet, ADN-ja do të kalojë në çdo qelizë bijë sapo të përsëriten qelizat ashtu si të gjitha gjenet e tjera.
Në fakt, lloje të caktuara të ADN-së mund të mbahen në qeliza të ndara nga kromozomet dhe gjenet mund të futen duke përdorur këto struktura kështu që ata nuk integrohen në AD kromozomale. Megjithatë, me këtë qasje, pasi ADN-ja kromozomale e qelizës ndryshohet, zakonisht nuk mbahen në të gjitha qelizat pas disa përsëritjeve. Për modifikimin gjenetik të përhershëm dhe të trashëgueshëm, siç janë ato procese të përdorura për inxhinieri kulture, përdoren modifikime kromozomale.
Si është futur geni i ri?
Inxhinieria gjenetike thjesht i referohet futjes së një sekuence bazë të re të ADN-së (që zakonisht korrespondon me një gjen të tërë) në ADN kromozomale të organizmit. Kjo mund të duket konceptuale e drejtpërdrejtë, por teknikisht, ajo bëhet pak më e komplikuar. Ka shumë detaje teknike të përfshira në marrjen e sekuencës së duhur të ADN-së me sinjalet e duhura në kromozomin në kontekstin e duhur që mundëson qelizat të njohin se është një gjen dhe e përdorin atë për të bërë një proteinë të re.
Ekzistojnë katër elemente kyçe që janë të zakonshme për pothuajse të gjitha procedurat e inxhinierisë gjenetike:
- Së pari, keni nevojë për një gjen. Kjo do të thotë që ju duhet molekula fizike e ADN-së me sekuenca të veçanta bazë. Tradicionalisht, këto sekuenca janë marrë direkt nga një organizëm duke përdorur ndonjë nga disa teknika të mundimshme. Në ditët e sotme, në vend që të nxjerrin ADN nga një organizëm, shkencëtarët zakonisht sintetizojnë vetëm nga kimikatet themelore A, T, C, G. Sapo të merret, sekuenca mund të futet në një pjesë të ADN-së bakteriale që është si një kromozom i vogël (një plasmid) dhe, meqenëse bakteret replikohen me shpejtësi, sa më shumë gjen të nevojshëm mund të bëhen.
- Sapo të keni gjenin, duhet ta vendosni atë në një fije të ADN-së të rrethuar me sekuencën e duhur të ADN-së përreth, për të mundësuar që qeliza ta njohë dhe ta shprehë atë. Kryesisht, kjo do të thotë që ju nevojitet një sekuencë e vogël e ADN-së e quajtur promotor që sinjalizon qelizën për të shprehur gjenin.
- Përveç gjenit kryesor që duhet të futet, shpesh një gjen i dytë është i nevojshëm për të siguruar një shënues ose përzgjedhje. Ky gjen i dytë është në thelb një mjet i përdorur për të identifikuar qelizat që përmbajnë gjenin.
- Së fundi, është e nevojshme që të ketë një metodë për dërgimin e ADN-së së re (dmth., Promotor, gjen i ri, dhe marker përzgjedhës) në qelizat e organizmit. Ka një numër mënyrash për ta bërë këtë. Për bimët, my favorite është qasja e armëve të gjeneve që përdor një pushkë të modifikuar 22 për të xhiruar qelizat e tungstenit të veshur me ADN ose ari në qeliza.
Me qelizat e kafshëve, ekzistojnë një numër i reagentëve të transfektimit që mbulojnë ose kompleksojnë ADN-në dhe mundësojnë që ajo të kalojë nëpër membranat qelizore. Është gjithashtu e zakonshme që ADN-të të lidhen së bashku me ADN-në virale të modifikuar që mund të përdoret si një vektor i gjeneve për të transportuar gjenin në qeliza. ADN-ja e modifikuar mund të jetë e kapsuluar me proteina virale normale për të bërë një pseudovirus i cili mund të infektojë qelizat dhe të futë ADN-në që mban genin, por të mos përsëritet për të bërë virus të ri.
Për shumë bimë dicot, gjen mund të vendoset në një variant të modifikuar të bartësit T-DNA të baktereve Agrobacterium tumefaciens. Ka edhe disa qasje të tjera. Megjithatë, me shumicën, vetëm një numër i vogël i qelizave e marrin gjenin duke bërë përzgjedhjen e qelizave të projektuara si një pjesë kritike e këtij procesi. Kjo është arsyeja pse zakonisht është i nevojshëm një përzgjedhje ose një gjen marker.
Por, Si mund të bësh një mouse ose domate të gjeneruar nga gjenetikisht?
Një OMGJ është një organizëm me miliona qeliza dhe teknika e mësipërme vetëm me të vërtetë përshkruan se si të inxhiniojnë gjenetikisht qelizat e vetme. Megjithatë, procesi për të gjeneruar një organizëm të tërë në thelb përfshin përdorimin e këtyre teknikave të inxhinierisë gjenetike në qelizat e embrioneve (dmth spermatozoidet dhe qelizat e vezëve). Sapo të futet geni kyç, pjesa tjetër e procesit në thelb përdor teknika gjenetike të mbarështimit për të prodhuar bimë ose kafshë që përmbajnë gjenin e ri në të gjitha qelizat në trupin e tyre. Inxhinieria gjenetike është bërë me të vërtetë tek qelizat. Biologjia bën pjesën tjetër.