Betapa buatannya diubahsuai DNA organisma dalam sistem makmal?

Semua makhluk hidup mempunyai siri gen dalam DNA mereka yang menentukan ciri -ciri setiap individu. Dari warna rambut terrier Yorkshire ke warna mata burung nuri, ketinggian zirafah, atau rasa tangerine, semuanya ditentukan oleh gen.

Set gen yang setiap makhluk hidup telah dikenali sebagai genotipnya, dan ciri -ciri yang dapat dilihat yang dihasilkan oleh gen ini dalam individu dikenali sebagai mereka Fenotip.

Ramai kali, saintis berminat untuk mengubah suai gen dalam DNA untuk mendapatkan fenotip tertentu. Dalam beberapa kes, fenotip ini boleh menjadi rintangan tumbuhan ke wabak, atau saiz dan rasa buah. Walau bagaimanapun, dalam kes lain, pengubahsuaian ini dapat menyembuhkan penyakit keturunan atau kanser.

Tetapi bagaimana saintis, ahli genetik dan ahli biologi molekul lakukan untuk mengubahsuai DNA secara buatan untuk mencapai tujuan ini? Mereka melakukannya melalui teknik kejuruteraan genetik yang berbeza. Teknik -teknik ini membolehkannya mengubah suai kod genetik, atau memasukkan gen dan bahan -bahan genetik lain dari satu individu ke yang lain.

Teknik yang paling banyak digunakan ialah:

• Mutasi yang disebabkan oleh radiasi dan oleh mutan kimia.
• Transformasi.
• Transfection.
• Transduksi.

Mutasi yang disebabkan

Mutasi adalah perubahan dalam urutan biasa DNA. Ini boleh berlaku, dan, sebenarnya, ia berlaku secara semulajadi oleh mekanisme yang berbeza apabila sel dibahagikan atau diterbitkan semula, yang merupakan salah satu daya yang mendorong evolusi dalam makhluk hidup.

Di samping berlaku secara semulajadi, saintis mendapati tahun lalu bahawa mutasi dapat diinduksi di makmal. Ini dilakukan melalui ejen mutagenik (penjana mutasi) fizikal dan kimia.

Mutasi yang disebabkan, seperti orang asli, berlaku secara rawak. Ini bermaksud bahawa kita tidak dapat mengawal gen mana atau sel tertentu yang akan mengalami mutasi, atau mutasi tertentu yang akan menderita.

Akibatnya, apabila ahli biologi ingin membangunkan tumbuhan yang lebih tahan kemarau untuk memerangi kelaparan dunia, contohnya, apa yang biasanya mereka lakukan adalah mendorong mutasi dalam berjuta -juta dan berjuta -juta sel tumbuhan itu, dengan harapan bahawa mana -mana sel -sel ini mengandungi yang dikehendaki mutasi. Kemudian, apabila mereka mendapatkannya, mereka menghasilkan semula sel itu sehingga anda mendapat tumbuhan lengkap.

Seperti yang disebutkan di atas, terdapat dua kelas utama mutagens, ahli fizik dan ahli kimia.

Mutasi yang disebabkan oleh mutan fizikal

Mutagen fizikal yang paling banyak digunakan di makmal untuk mendorong mutasi adalah radiasi pengionan. Ini mempunyai keupayaan untuk menghasilkan perubahan besar dalam DNA seperti:

• Penghapusan atau penghapusan kepingan lengkap DNA atau kepingan kromosom.
• Pelaburan dari urutan.
• Translocations di mana sekeping kromosom bergerak ke tempat lain yang berbeza dari kedudukan asalnya.

Mutasi yang disebabkan oleh mutan kimia

Mutan kimia adalah bahan kimia yang bertindak balas dengan DNA atau yang mengganggu replikasi mereka secara umumnya menghasilkan perubahan tertentu dalam urutan. Banyak bahan karsinogenik seperti beberapa bahan pengawet atau pewarna buatan adalah mutagen kimia.

Transformasi

Sebagai tambahan kepada mutasi yang diinduksi, ahli bioteknologi dan jurutera genetik juga menggunakan teknik lain untuk mengubah suai DNA. Salah satu teknik ini adalah transformasi, yang terdiri daripada proses di mana bakteria menyerap DNA bakteria lain melalui dinding selnya.

Transformasi ini bukan sahaja digunakan oleh saintis untuk menghasilkan bakteria dengan ciri -ciri genetik khas, tetapi ia juga merupakan salah satu cara yang tidak berbahaya atau bahkan bakteria seperti yang kita ada dalam usus berubah menjadi bakteria patogen yang mampu sakit.

Transfection

Apabila proses transformasi yang diterangkan di atas dijalankan pada haiwan, maka ia dipanggil transfection. Dengan kata lain, transfection adalah cara ahli bioteknologi memperkenalkan DNA asing kepada sel haiwan seperti sel manusia.

Oleh kerana sel haiwan tidak mempunyai keupayaan semula jadi untuk menyerap DNA persekitaran luar, proses yang dipanggil elektroporasi biasanya dijalankan, yang menghasilkan liang besar dalam membran sel di mana DNA boleh masuk.

Transduksi

Transformasi dan transfeksi bukan cara yang sangat berkesan untuk memperkenalkan gen ke dalam sel kerana DNA mudah dipecahkan ketika berada di luar sel. Atas sebab ini, apabila anda ingin mengubah kod organisma, sistem yang dicipta secara semula jadi biasanya digunakan untuk tujuan ini: virus.

Virus adalah kompleks molekul besar yang dibentuk oleh protein dan DNA atau RNA. Terdapat banyak jenis virus yang bertindak dengan cara yang berbeza, tetapi prinsipnya selalu sama: dengan menjangkiti sel, virus memperkenalkan DNAnya untuk memaksa jentera sel untuk menghasilkan semula dan menterjemahkannya ke dalam zarah yang lebih virus.

Transduksi adalah proses pengubahsuaian genetik yang memanfaatkan keanehan virus ini, tetapi untuk memperkenalkan DNA yang dikehendaki oleh saintis, bukannya DNA virus.

Menggunakan teknik biologi molekul yang berbeza, saintis memperoleh shell virus dan memperkenalkan DNA yang mereka mahu masukkan di dalam sel. Kemudian, mereka menjangkiti sel dengan "virus" yang diubah suai ini.

Vaksin terhadap coronavirus: Contoh pengubahsuaian genetik oleh transduksi

Nampaknya pelik berfikir bahawa berjuta -juta orang telah menerima terapi genetik baru -baru ini, tetapi ini benar dalam beberapa cara. Ini kerana beberapa vaksin yang digunakan dan terus digunakan untuk memerangi penyakit yang dihasilkan oleh coronavirus SARS-COV-2, Covid-19, menggunakan prinsip transduksi untuk mengubah suai sel-sel pesakit secara genetik.

Contohnya ialah vaksin vektor virus seperti Vaksin Janssen, oleh Johnson dan Johnson, dan Chadox1 yang dibangunkan antara University of Oxford dan Syarikat AstraZeneca United Kingdom. Vaksin ini dihasilkan menggunakan shell virus cimpanzi di mana gen yang dihasilkan oleh puyas dari mahkota coronavirus diperkenalkan.

Rujukan

1. Persatuan Pediatrik Sepanyol. (2020, 14 Disember). Vaksin vektor virus: Chadox1 dari University of Oxford dan AstraZeneca. Pulih dari https: // vaccunasaep.Org/profesional/berita/covid-vacunas-victor-viral-chadox1-oxford-astrazeneca
2. Persatuan Tenaga Atom Antarabangsa, IAEA. (s. F.). Induksi mutasi dalam tumbuhan | Oiea. Pulih dari https: // www.IAEA.org/es/topik/induksi-mutasi
3. MedLinePlus. (2021, 15 Julai). Vaksin Covid-19, vektor virus (Janssen [Johnson dan Johnson]): Ubat Medlineplus. Pulih dari https: // medlinePlus.Gov/Sepanyol/Druginfo/Meds/A621007-Es.Html
4. Novak, f. J., & Brunner, h. (1992). Phytotechnics: Teknologi mutasi yang disebabkan untuk peningkatan tanaman. Buletin oiea, 25-33. Pulih dari https: // www.IAEA.org/tapak/lalai/fail/34405682533_es.Pdf