En gen, från en grundläggande biokemisk synvinkel, är ett segment av deoxiribonukleinsyra (DNA) inuti varje cell i en organisme som har den genetiska koden för montering av en viss proteinprodukt. På en mer funktionell och dynamisk nivå bestämmer gener vilka organismer - djur, växter, svampar och till och med bakterier - och vad de är avsedda att utvecklas till.

Medan generens beteende påverkas av miljöfaktorer (t.ex. , näring) och till och med av andra gener dikterar sammansättningen av ditt genetiska material överväldigande nästan allt om dig, synlig och osynlig, från kroppens storlek till ditt svar på mikrobiella angripare, allergener och andra yttre medel.

Förmågan att förändra, modifiera eller konstruera gener på specifika sätt skulle därför införa möjligheten att kunna skapa utsökt skräddarsydda organismer - inklusive människor - med hjälp av givna DNA-kombinationer som är kända för att innehålla vissa gener.

förändring av en organism genotyp
(löst sett summan av dess individuella gener) och därmed dess genetiska "ritning" kallas genetisk modifiering
. Även kallad genteknik
har den här typen av biokemisk manövrering flyttat från science fiction-området till verkligheten under de senaste decennierna.

Den associerade utvecklingen har gett upphov till båda spänningen när det gäller att förbättra människors hälsa. och livskvalitet och en mängd taggiga och oundvikliga etiska frågor på olika fronter.
Genetisk modifiering: Definition

Genetisk modifiering är alla processer genom vilka gener manipuleras, ändras, raderas eller justeras för att förstärka , ändra eller justera en viss egenskap hos en organisme. Det är manipulering av drag på den absoluta rot- eller cellnivån.

Tänk på skillnaden mellan att rutinmässigt utforma håret på ett visst sätt och faktiskt kunna kontrollera hårets färg, längd och allmänna arrangemang (t.ex. rak mot lockigt) utan att använda några hårvårdsprodukter, istället förlita dig på att ge osynliga komponenter i din kroppsinstruktioner om hur du ska uppnå och säkerställa ett önskat kosmetiskt resultat, och du får en känsla av vad genetisk modifiering handlar om.

Eftersom alla levande organismer innehåller DNA kan genteknologi utföras på alla organismer, från bakterier till växter till människor.

När du läser detta växer området genteknik med nya möjligheter och praxis inom jordbruk, medicin, tillverkning och andra områden.
Vad genetisk modifiering inte är.

Det är viktigt att förstå skillnaden mellan bokstavligen förändrade gener och att uppträda i ett ay som drar nytta av en befintlig gen.

Många gener fungerar inte oberoende av miljön där förälderorganismen lever. Kostvanor, spänningar av olika slag (t.ex. kroniska sjukdomar, som kanske eller inte har en egen genetisk grund) och andra saker som organismer rutinmässigt konfronterar kan påverka genuttrycket, eller nivån som generna används för att tillverka proteinprodukterna som de kodar för.

Om du kommer från en familj med människor som är genetiskt benägna att vara högre och tyngre än genomsnittet, och du strävar efter en atletisk karriär i en sport som gynnar styrka och storlek som basket eller hockey, du kan lyfta vikter och äta en robust mängd mat för att maximera dina chanser att vara så stora och starka som möjligt.

Men det skiljer sig från att kunna sätta in nya gener i ditt DNA som praktiskt taget garanterar en förutsägbar nivå av muskel- och bentillväxt och i slutändan en människa med alla de typiska egenskaperna hos en idrottsstjärna.
Typer av genetisk modifiering

Många typer av genteknik finns, och inte alla av dem kräver manipulation av genen material med sofistikerad laboratorieutrustning.

I själva verket varje process som involverar en aktiv och systematisk manipulering av en organisms genpool, eller summan av generna i en population som reproduceras genom avel (dvs sexuellt), kvalificerar sig som genteknik. Vissa av dessa processer är naturligtvis i framkant av tekniken.

Konstgjord urval: Även kallat enkelt urval eller selektiv avel, är konstgjord val att välja föräldraorganismer med en känd genotyp för att producera avkommor i kvantiteter som inte skulle inträffa om naturen ensam var ingenjören, eller som ett minimum skulle bara inträffa över mycket större tidsskalor.

När jordbrukare eller hunduppfödare väljer vilka växter eller djur att avla för att försäkra avkommor med vissa egenskaper som människor tycker är önskvärda av någon anledning, de utövar en daglig form av genetisk modifiering.

Framkallad mutagenes: Detta är användningen av röntgenstrålar eller kemikalier för att inducera mutationer (oplanerade, ofta spontana förändringar av DNA) i specifika gener eller DNA-sekvenser av bakterier. Det kan resultera i att man upptäcker genvarianter som fungerar bättre (eller vid behov sämre) än den ”normala” genen. Denna process kan hjälpa till att skapa nya "linjer" av organismer.

Mutationer, även om de ofta är skadliga, är också den grundläggande källan till genetisk variation i livet på jorden. Som ett resultat av att inducera dem i stort antal, även om de är säkra på att skapa populationer av mindre anpassade organismer, ökar också sannolikheten för en gynnsam mutation, som sedan kan utnyttjas för mänskliga ändamål med hjälp av ytterligare tekniker.

Viral eller plasmidvektorer: Forskare kan introducera en gen i en fag (ett virus som infekterar bakterier eller deras prokaryota släktingar, Archaea) eller en plasmidvektor, och sedan placera den modifierade plasmiden eller fagen i andra celler för att införa den nya genen i dessa celler.

Tillämpningar av dessa processer inkluderar ökad resistens mot sjukdomar, övervinning av antibiotikaresistens och förbättring av en organisms förmåga att motstå miljöbelastare som temperaturer och toxiner. Alternativt kan användningen av sådana vektorer förstärka en befintlig egenskap istället för att skapa en ny.

Med hjälp av växtteknik kan en växt "beställas" att blomma ofta, eller bakterier kan induceras för att producera ett protein eller kemikalier som de normalt inte skulle göra.

Retrovirala vektorer: Här läggs delar av DNA som innehåller vissa gener i dessa speciella typer av virus, som sedan transporterar det genetiska materialet till cellerna i en annan organisme. Detta material är införlivat i värdgenomet så att de kan uttryckas tillsammans med resten av DNA i den organismen.

I enkla termer innebär detta att man delar ut en sträng värd-DNA med hjälp av speciella enzymer, infogar det nya genen i gapet som skapas genom att snippa och fästa DNA i båda ändarna av genen till värdens DNA.

"Knock in, knock out" -teknologi: Som namnet antyder tillåter denna typ av teknik fullständig eller partiell radering av vissa delar av DNA eller vissa gener ("knock out"). I linje med liknande linjer kan de mänskliga ingenjörerna bakom denna form av genetisk modifiering välja när och hur man ska aktivera ("slå in") en ny sektion av DNA eller en ny gen.

Injektion av gener till uppstigande organismer: Injicering av gener eller vektorer som innehåller gener i ägg (oocyter) kan införliva de nya generna i genomet till det utvecklande embryot, vilket därför uttrycks i den organisme som så småningom resulterar.
Genkloning -

Genkloning och är ett exempel på användning av plasmidvektorer. Plasmider, som är cirkulära DNA-delar, extraheras från en bakterie- eller jästcell. Restriktionsenzymer, som är proteiner som "skär" DNA på specifika platser längs molekylen, används för att snäva DNA: n och skapa en linjär tråd från den cirkulära molekylen. Sedan "klistras" DNA för den önskade genen in i plasmiden, som införs i andra celler.

Slutligen börjar dessa celler läsa och koda genen som konstgjordt sattes till plasmiden.

Relaterat innehåll: RNA-definition, funktion, struktur

Genkloning inkluderar fyra grundläggande steg. I följande exempel är ditt mål att producera en stam av E. coli och bakterier som lyser i mörkret. (Vanligtvis äger naturligtvis inte dessa bakterier den här egenskapen; om de gjorde det, skulle platser som världens avloppssystem och många av dess naturliga vattenvägar få en helt annan karaktär, eftersom E. coli
är utbredd i mänskliga mag-tarmkanalen.)

1. Isolera det önskade DNA: t. Först måste du hitta eller skapa en gen som kodar för ett protein med den nödvändiga egenskapen - i detta fall glödande i mörkret. Vissa maneter tillverkar sådana proteiner, och den ansvariga genen har identifierats. Denna gen kallas mål-DNA
. Samtidigt måste du bestämma vilken plasmid du ska använda; detta är vektorn DNA och.

2. Spjälk DNA med hjälp av restriktionsenzymer. Dessa nämnda proteiner, även kallade restriktionsendonukleaser
, är rikligt i bakterievärlden. I det här steget använder du samma endonukleas för att skära både mål-DNA och vektor-DNA.

Vissa av dessa enzymer skär rakt över båda strängarna i DNA-molekylen, medan de i andra fall gör en "förskjuten" skär, vilket lämnar små längder av enkelsträngat DNA exponerat. De senare kallas klibbiga ändar
.

3. Kombinera mål-DNA och vektor-DNA. Du sätter nu de två typerna av DNA tillsammans med ett enzym som heter DNA-ligas
, som fungerar som ett utarbetat slags lim. Detta enzym vänder på endonukleasernas arbete genom att förena molekylernas ändar. Resultatet är en chimera
, eller en sträng av rekombinant DNA
.