Основе генетичке модификације
ГМО је кратак за "генетски модификовани организам". Генетска модификација је већ деценијама и најефикаснији и најбржи начин за стварање биљке или животиња са специфичном особином или карактеристикама. Омогућава прецизне специфичне промене у ДНК секвенци. Пошто ДНК у суштини садржи план целог организма, промене у ДНК мењају функције које је организам способан.
Заиста нема другог начина да то урадимо, осим користећи технике развијене током последњих 40 година да директно манипулишу ДНК.
Како генетски модификујете организам? Заправо, ово је прилично широко питање. Организам може бити биљка, животиња, гљивица или бактерије и све то може бити и генетски инжењерирано готово 40 година. Први генетски модификовани организми били су бактерије почетком 1970-их година . Од тада, генетски модификоване бактерије постале су радна група више стотина хиљада лабораторија које раде генетске модификације на биљкама и животињама. Већина основних измена гена и модификација су дизајнирани и припремљени користећи бактерије, углавном неке варијације Е. цоли , а затим пренесене на циљане организме.
Општи приступ генетичкој промени биљака, животиња или микроба је концептуално прилично сличан. Међутим, постоје одређене разлике у специфичним техникама због општих разлика између биљних и животињских ћелија.
На пример, биљне ћелије имају ћелијске зидове и ћелије животиња не.
Разлози за генетске модификације биљака и животиња
ГМ животиње се првенствено производе у истраживачке сврхе, често као моделски биолошки системи који се користе за развој лијекова. Постојале су неке ГМ животиње развијене у друге комерцијалне сврхе, као што су флуоресцентне рибе као кућни љубимци, и ГМ комарци за контролу комараца који носе болести.
Међутим, ово су релативно ограничена примјена изван основних биолошких истраживања. До сада нису одобрене ГМ животиње као извор хране. Ускоро, ипак, то се може променити са АкуаАдвантаге лососом који иде кроз процес одобравања.
Са биљкама, међутим, ситуација је другачија. Док се многе биљке модификују за истраживање, циљ већине генетских модификација усјева је да направи сој биљке који је комерцијално или друштвено корисно. На пример, приноси се могу повећати ако су биљке пројектоване са побољшаном отпорношћу на штеточине изазивајуће болести као што је Раинбов Папаиа, или способност раста у негостољубивом, можда хладном региону. Воће које остаје дуже, као што је бескрајни љетни парадајз, обезбеђује више времена за полагање након жетве за употребу. Такође, направљене су и особине које повећавају нутритивну вредност, као што је златни риж дизајниран да буде богат витамином А, или корисност плодова, као што су не-браон Арцтиц Јабуке.
У суштини, свака особина која се може манифестовати са додатком или инхибицијом специфичног гена, може се увести. Особине које захтевају вишеструке гене такође могу бити управљане, али то захтијева сложенији процес који још увијек није постигнут с комерцијалним усевима.
Шта је ген?
Пре него што објаснимо како се нови организми стављају у организам, важно је разумети шта је ген. Као што многи вјероватно знају, гени су направљени од ДНК, која је делом састављена од четири базе које се обично означавају као једноставно А, Т, Ц, Г. Линијски поредак ових база у низу ДНК линије гена може се сматрати као код одређеног протеина, баш као и слова у линији текстуалног кода за реченицу.
Протеини су велики биолошки молекули направљени од аминокиселина повезаних у различитим комбинацијама. Када је права комбинација аминокиселина повезана заједно, ланац амино киселина се преклопи у протеин са специфичним обликом и одговарајућим хемијским особинама заједно како би му омогућио да изврши одређену функцију или реакцију. Животне ствари се углавном састоје од протеина. Неки протеини су ензими који катализују хемијске реакције; други транспортују материјал у ћелије и неки делују као прекидачи који активирају или деактивирају друге протеине или протеинске каскаде.
Дакле, када се уведе нови ген, он даје ћелији секвенцу кодова како би омогућила нову протеину.
Како ћелије организују своје гене?
У биљкама и ћелијама животиња, скоро сва ДНК је наручена у неколико дугих ћелија наварених у хромозомима. Гени су, уствари, само мали дијелови дуге секвенце ДНК која чине хромозом. Сваки пут када ћелија реплицира, сви хромозоми се прво реплицирају. Ово је централни скуп инструкција за ћелију, а свака потомничка ћелија добија копију. Дакле, да би се представио нови ген који омогућава ћелији да направи нови протеин који даје одређену особину, једноставно је потребно уложити мало ДНК у једну од дугих хромозомских ћелија. Када се убаци, ДНК ће бити пренета на било које кћерке ћелије када се ћелије реплицирају као и сви остали гени.
У ствари, одређене врсте ДНК могу се одржавати у ћелијама одвојеним од хромозома, а гени се могу увести користећи ове структуре, тако да се не интегришу у хромозомску ДНК. Међутим, овим приступом, пошто се ћелијска хромозомска ДНК мења, обично се не одржава у свим ћелијама након неколико репликација. За сталне и наслеђене генетске модификације, као што су они процеси који се користе за инжињеринг у култури, користе се хромозомске модификације.
Како је унос новог гена?
Генетски инжењеринг једноставно говори о убацивању нове ДНА базне секвенце (обично одговара читавом гену) у хромозомску ДНК организма. Ово може изгледати једноставно директно, али технички, постаје мало компликованије. Постоји много техничких детаља укључених у добијање праве секвенце ДНК са правим сигналима у хромозом у правом контексту који омогућава ћелијама да препознају да је ген и да га користе да би направили нови протеин.
Постоје четири кључна елемента који су уобичајени за скоро све поступке генетског инжењеринга:
- Прво, потребан вам је ген. То значи да вам је потребан физички ДНК молекул са одређеним базним секвенцама. Традиционално, ове секвенце су добијене директно из организма користећи било коју од неколико лабараторних техника. Данас, уместо екстракције ДНК из организма, научници обично једноставно синтетизују из основних хемикалија А, Т, Ц, Г. Након што се добије, секвенца се може убацити у комад бактеријске ДНК која је попут малог хромозома (плазмида) и, пошто се бактерије брзо понављају, што се може учинити што више гена.
- Једном када имате ген, потребно је да га поставите у ДНК склоп окружен правилном секвенцом ДНК која омогућава ћелији да је препозна и изрази. У принципу, ово значи да вам треба мала ДНК секвенца која се назива промотер који сигнализира ћелију да изрази ген.
- Осим главног гена који треба убацити, често је потребан други ген за пружање маркера или селекције. Овај други ген је у суштини алат који се користи за идентификацију ћелија које садрже овај ген.
- Коначно, неопходно је имати метод давања нове ДНА (тј. Промотера, новог гена и селекционог маркера) у ћелије организма. Постоји више начина за то. За биљке, мој омиљени је приступ генским пиштољем који користи модификовану 22 пушку како би сакупљали ДНК волфралне или златне честице у ћелије.
Са ћелијама животиња постоји низ трансфекционих реагенса који облажу или комплексују ДНК и омогућавају му да прође кроз ћелијске мембране. Такође је уобичајено да се ДНК споји заједно са модификованом вирусном ДНК, која се може користити као генски вектор за пренос ген у ћелије. Модифицирана вирусна ДНК може бити инкапсулирана нормалним вирусним протеинима како би се направио псеудовирус који може заразити ћелије и убацити ДНК која носи ген, али се не репродукује да би направио нови вирус.
За многе биљке дикота, ген се може ставити у модификовану варијанту носиоца Т-ДНК бактерија Агробацтериум тумефациенс. Постоји још неколико приступа. Међутим, са већином, само мали број ћелија покреће генски избор селектованих ћелија критичан део овог процеса. Због тога је обично потребан селекциони или маркерски ген.
Али, како направите генетски конструисани миш или парадајз?
ГМО је организам са милионима ћелија, а техника изнад само заиста описује како генетски инжењерирати поједине ћелије. Међутим, процес стварања целог организма у суштини подразумева употребу тех техника генетског инжењеринга на ћелијама стомака (тј. Сперме и јајне ћелије). Када се кључни ген убаци, остатак процеса у основи користи генетичке методе узгоја како би произвео биљке или животиње које садрже нови ген у свим ћелијама у свом телу. Генетски инжењеринг је заиста направљен само за ћелије. Биологија ради остало.