İçerik
- Genetik Modifikasyon: Tanım
- Genetik Modifikasyon Nedir?
- Genetik Modifikasyon Türleri
- Gen Klonlaması
- Genetik Modifikasyon Örnekleri
bir gentemel bir biyokimyasal bakış açısından, belirli bir protein ürününün montajı için genetik kodu taşıyan bir organizmanın her hücresindeki deoksiribonükleik asit (DNA) segmentidir. Daha işlevsel ve dinamik bir düzeyde, genler hangi organizmaların (hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve hatta bakteriler) ve bunların gelişmesi için neyin hedeflendiğini belirler.
Genlerin davranışları çevresel faktörlerden (örneğin beslenme) ve hatta diğer genlerden etkilenirken, genetik materyalinizin bileşimi, vücudunuzun büyüklüğünden mikrobiyal istilacılara verdiğiniz cevaba kadar, görünür ve görünmeyen neredeyse her şeyinizi ezici bir şekilde belirler. alerjenler ve diğer dış etkenler.
Genleri belirli şekillerde değiştirme, değiştirme veya üretme yeteneği bu nedenle belirli genleri içerdiği bilinen DNA kombinasyonlarını kullanarak zarif şekilde uyarlanmış organizmalar yaratma seçeneğini sunacaktır.
Bir organizmayı değiştirme süreci genotip (gevşek konuşursak, bireysel genlerinin toplamı) ve dolayısıyla genetik "mavi" olarak bilinir. genetik modifikasyon. Olarak da adlandırılır genetik mühendisliğiBu tür biyokimyasal manevralar son yıllarda bilim kurgu dünyasından gerçeğe dönüştü.
İlişkili gelişmeler, insan sağlığını ve yaşam kalitesini iyileştirme umuduyla hem heyecanlanmıştı hem de çeşitli cephelerde dikenli ve kaçınılmaz etik meselelere ev sahipliği yaptı.
Genetik Modifikasyon: Tanım
Genetik modifikasyon bir organizmanın belirli bir özelliğini yükseltmek, değiştirmek veya ayarlamak için genlerin manipüle edildiği, değiştirildiği, silindiği veya ayarlandığı herhangi bir işlemdir. Özelliklerin mutlak kök veya hücresel düzeyde manipülasyonudur.
Saçınızı rutin olarak belirgin bir şekilde şekillendirme ile saçınızın rengini, uzunluğunu ve genel düzenlemesini (örneğin, düz ve kıvrımlı) herhangi bir saç bakım ürünü kullanmadan kontrol edebilmek arasındaki farkı düşünün, bunun yerine vücut talimatlarınızın görünmeyen bileşenlerini kullanmaktan çekinmeyin İstenen kozmetik sonucun nasıl elde edilip sonuçlandırılacağına ilişkin ve genetik modifikasyonun ne demek olduğuna dair bir fikir edinirsiniz.
Tüm canlı organizmalar DNA içerdiğinden, bakterilerden bitkilere ve insanlara kadar tüm organizmalarda genetik mühendislik gerçekleştirilebilir.
Bunu okuduğunuz gibi, genetik mühendisliği alanı, tarım, tıp, imalat ve diğer alemler alanlarında yeni olanaklar ve uygulamalar ile gelişiyor.
Genetik Modifikasyon Nedir?
Kelimenin tam anlamıyla değişen genler ve var olan bir genin avantajını kullanacak şekilde davranmak arasındaki farkı anlamak önemlidir.
Birçok gen, ana organizmanın yaşadığı çevreden bağımsız olarak çalışmaz. Diyet alışkanlıkları, çeşitli türlerdeki stresler (örneğin, kendi genetik temellerine sahip olan veya olmayan kronik hastalıklar) ve organizmaların rutin olarak karşılaştıkları diğer şeyler gen ekspresyonunu veya protein ürünlerinin yapımında kullanılan genlerin seviyesini etkileyebilir hangi için kodlar.
Genetiğe göre daha uzun boylu ve ağır olmaya meyilli bir aileden geliyorsanız ve basketbol ya da hokey gibi güç ve büyüklüğü destekleyen bir sporda atletik bir kariyer yapmak istiyorsanız, ağırlıkları kaldırabilir ve sağlam bir miktar yiyebilirsiniz. Mümkün olduğu kadar büyük ve güçlü olma şansınızı en üst seviyeye çıkarmak için yiyeceklerden.
Fakat bu, DNA'nıza tahmin edilebilecek düzeyde bir kas ve kemik gelişimi seviyesini ve sonuçta bir spor yıldızının tüm tipik özelliklerine sahip bir insanı garanti eden yeni genler ekleyebilmekten farklıdır.
Genetik Modifikasyon Türleri
Pek çok genetik mühendislik tekniği türü vardır ve hepsi de karmaşık laboratuar ekipmanı kullanarak genetik materyalin manipülasyonunu gerektirmez.
Aslında, bir organizmanın aktif ve sistematik manipülasyonunu içeren herhangi bir işlem Gen havuzuveya herhangi bir popülasyondaki üreme yoluyla üreyen genlerin toplamı (yani cinsel olarak), genetik mühendisliği olarak nitelendirilir. Bu işlemlerin bazıları elbette teknolojinin en üst safhasındadır.
Yapay seçim: Basit seçim veya seçici üreme olarak da adlandırılan yapay seçim, bilinen bir genotipli ana organizmaların, eğer doğanın tek başına mühendis olması durumunda oluşmayacak olan miktarlarda üretilmesi veya en azından yalnızca çok daha büyük zaman ölçeklerinde gerçekleşmesi durumunda ortaya çıkacak miktarlarda üretmek için bilinen bir genotipli seçimdir.
Çiftçiler ya da köpek yetiştiricileri, bazı özelliklere sahip yavruları sağlamak için hangi bitkilerin ya da hayvanların yetiştirileceğini seçtikleri zaman, bazı nedenlerden dolayı arzulanan bulduklarını, her gün genetik modifikasyon uygular.
Kaynaklı mutajenez: Bu, spesifik genlerde veya bakteri DNA dizilerinde mutasyonları (planlanmamış, sıklıkla DNA'da spontan değişiklikler) uyarmak için x-ışınlarının veya kimyasalların kullanılmasıdır. “Normal” genden daha iyi (veya gerekirse daha kötü) performans gösteren gen değişkenlerinin ortaya çıkmasına neden olabilir. Bu işlem organizmaların yeni “çizgileri” oluşturulmasına yardımcı olabilir.
Mutasyonlar, genellikle zararlı olsalar da, dünyadaki yaşamdaki genetik değişkenliğin temel kaynağıdır. Sonuç olarak, onları daha az sayıda organizmanın popülasyonlarını oluşturmak için kesin olmakla birlikte, çok sayıda uyarmak, ayrıca daha sonra ek teknikler kullanılarak insan amaçları için kullanılabilecek faydalı bir mutasyon olasılığını da arttırır.
Viral veya plazmid vektörleri: Bilim adamları, bir geni bir faj (bakterileri veya prokaryotik akrabalarını, Archaea'yı enfekte eden bir virüs) veya bir plazmid vektörüne sokabilir ve daha sonra yeni geni bu hücrelere sokmak için değiştirilmiş plazmid veya fajı başka hücrelere yerleştirebilir.
Bu işlemlerin uygulamaları, hastalığa karşı direncin arttırılmasını, antibiyotik direncinin üstesinden gelmeyi ve aşırı sıcaklıklar ve toksinler gibi çevresel stresörlere karşı bir organizma yeteneğinin geliştirilmesini içerir.Alternatif olarak, bu tür vektörlerin kullanımı, yenisini oluşturmak yerine mevcut bir özelliği yükseltebilir.
Bitki yetiştirme teknolojisini kullanarak, bir bitkiye daha sık çiçek açması için "sipariş edilebilir" veya bakteriler normalde yapamayacakları bir protein veya kimyasal üretebilir.
Retroviral vektörler: Burada, belirli genleri içeren DNA kısımları bu özel virüs türlerine konur, bu da genetik materyali başka bir organizmanın hücrelerine taşır. Bu materyal, konakçı genomuna dahil edilir, böylece bu organizmada DNA'nın geri kalanıyla birlikte ifade edilebilirler.
Açıkça ifade etmek gerekirse, bu, özel enzimler kullanarak bir dizi konakçı DNA'nın kopmasını, yeni genin, kopmanın yarattığı boşluğa sokulmasını ve genin her iki ucundaki DNA'nın, konakçı DNA'ya bağlanmasını içerir.
"Tıkla, kes" teknolojisi: Adından da anlaşılacağı gibi, bu tür bir teknoloji, DNA'nın veya bazı genlerin belirli bölümlerinin tamamen veya kısmen silinmesine izin verir ("nakavt"). Benzer hatlar boyunca, bu genetik modifikasyon formunun arkasındaki insan mühendisler, yeni bir DNA kesiminin veya yeni bir genin ne zaman ve nasıl açılacağını ("çarpma") seçebilirler.
Yeni doğan organizmalara genlerin enjeksiyonu: Yumurtalara (oositler) genler içeren genler veya vektörlerin enjekte edilmesi, yeni genleri, sonuçta ortaya çıkan organizmada ifade edilen, gelişmekte olan embriyonun genomuna dahil edebilir.
Gen Klonlaması
Gen klonlaması plazmid vektörlerin kullanımına bir örnektir. Dairesel DNA parçaları olan plazmidler, bir bakteri veya maya hücresinden çıkarılır. DNA'yı molekül boyunca belirli yerlerde “kesen” proteinler olan restriksiyon enzimleri, DNA'yı koparmak ve dairesel molekülden doğrusal bir iplik oluşturmak için kullanılır. Ardından, istenen gen için DNA, diğer hücrelere verilen plazmit içine "yapıştırılır".
Son olarak, bu hücreler plazmite yapay olarak eklenen geni okumaya ve kodlamaya başlar.
İlgili içerik: RNA Tanımı, Fonksiyonu, Yapısı
Gen klonlaması dört temel adım içerir. Aşağıdaki örnekte, amacınız bir tür ortaya çıkarmaktır. E. coli karanlıkta parlayan bakteriler. (Normalde, elbette, bu bakteriler bu özelliğe sahip değildir; eğer öyleyse, dünyadaki lağım sistemleri ve doğal su yollarının birçoğu gibi yerler, belirgin şekilde farklı bir karaktere bürünecektir. E. coli insan mide-bağırsak kanalında yaygındır.)
1. İstediğiniz DNA'yı izole edin. İlk önce, gerekli özelliğe sahip bir proteini kodlayan bir gen bulmanız veya oluşturmanız gerekir - bu durumda karanlıkta parlar. Bazı denizanası bu proteinleri yapar ve sorumlu gen tanımlanmıştır. Bu gen denir hedef DNA. Aynı zamanda, hangi plazmid kullanacağınızı belirlemeniz gerekir; bu vektör DNA.
2. Kısıtlama enzimlerini kullanarak DNA'yı parçalayın. Bu yukarıda belirtilen proteinler, aynı zamanda kısıtlama endonükleazları, bakteri dünyasında bol miktarda bulunur. Bu adımda, hem hedef DNA hem de vektör DNA'yı kesmek için aynı endonükleaz kullanılır.
Bu enzimlerin bazıları, DNA molekülünün her iki şeridinde de düz kesilirken, diğer durumlarda, küçük uzunluklarda tek sarmallı DNA'nın açığa çıkmasına neden olarak "şaşırtıcı" bir kesim yaparlar. İkinci denir yapışkanlı sonlar.
3. Hedef DNA ve vektör DNA'yı birleştirin. Şimdi iki DNA türünü bir enzim ile birlikte koydunuz. DNA ligazı, ayrıntılı bir yapıştırıcı işlevi görür. Bu enzim, endonükleazların çalışmasını moleküllerin uçlarını birleştirerek tersine çevirir. Sonuç kuruntuveya rekombinant DNA.
4. Rekombinant DNA'yı konak hücreye yerleştirin. Şimdi, ihtiyacınız olan geni ve ait olduğu yere çekmenin bir yolunu buluyorsunuz. Bunu yapmanın birkaç yolu var, aralarında dönüşümYetkili hücreler, yeni DNA’yı süpürdüler; elektroporasyonDNA molekülünün hücreye girmesine izin vermek için hücre zarını kısa bir süre bozmak için bir elektrik atımı kullanılır.
Genetik Modifikasyon Örnekleri
Yapay seçim: Köpek yetiştiricileri, özellikle ceket rengi olmak üzere farklı özellikler için seçim yapabilir. Belirli bir Labrador alıcı yetiştiricisi, cinsin belirli bir rengine olan talepte bir artış görürse, söz konusu rengin sistematik olarak üretilmesini sağlayabilir.
Gen tedavisi: Arızalı bir geni olan bir insanda, çalışan genin bir kopyası bu kişilerin hücrelerine sokulabilir, böylece gerekli protein yabancı DNA kullanılarak hazırlanabilir.
GM bitkileri: Genetik modifikasyon tarım yöntemleri, herbisite dayanıklı bitkiler, geleneksel üreme ile karşılaştırıldığında daha fazla meyve veren ürünler, soğuğa dayanıklı GM bitkileri, genel hasat hasada sahip mahsuller, daha yüksek bir besin değeri ve benzeri.
Daha geniş bir ifadeyle, 21. yüzyılda genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO'lar) Avrupa ve Amerika pazarlarında hem gıda güvenliği hem de iş etiğinin mahsullerin genetik modifikasyonunu çevreleyen endişeleri nedeniyle önemli bir sorun haline geldi.
Genetiği değiştirilmiş hayvanlar: Hayvancılık dünyasında GM gıdalarının bir örneği, daha fazla meme eti üretmek için daha hızlı ve daha hızlı büyüyen tavukların yetiştirilmesidir. Bunlar gibi rekombinant DNA teknolojisi uygulamaları, hayvanlara verebileceği acı ve rahatsızlıktan dolayı etik kaygılar doğurur.
Gen düzenleme: Gen düzenlemenin veya genom düzenlemenin bir örneği CRISPRveya düzenli aralıklarla kümelenmiş kısa palindromik tekrarlar. Bu işlem, bakterilerin kendilerini virüslere karşı savunmak için kullandıkları bir yöntemden "ödünç verilir". Hedef genomun farklı bölümlerinin yüksek oranda hedeflenmiş genetik modifikasyonunu içerir.
CRISPR’de kılavuz ribonükleik asit (gRNA), genomdaki hedef bölge ile aynı sekansa sahip bir molekül, konakçı hücrede, Cas9 olarak adlandırılan bir endonükleaz ile birleştirilir. GRNA hedef DNA bölgesine bağlanır ve Cas9'la birlikte sürüklenir. Bu genom düzenlemesi, kötü bir genin (kansere neden olan bir varyant gibi) "yok edilmesi" ile sonuçlanabilir ve bazı durumlarda kötü genin arzu edilen bir varyant ile değiştirilmesine izin verir.