Spisu treści:
- Czym jest GMO?
- Przyczyny genetycznych modyfikacji roślin i zwierząt
- Czym jest gen?
- Jak komórki organizują swoje geny?
- W jaki sposób wprowadzono nowy gen?
- Ale jak zrobić genetycznie modyfikowaną mysz lub pomidor?
Wideo: Co to jest GMO i czy trzeba się go bać? 2024
Czym jest GMO?
GMO jest skrótem od "organizm genetycznie zmodyfikowany". Modyfikacja genetyczna istnieje od dziesięcioleci i jest najbardziej skutecznym i szybkim sposobem na stworzenie rośliny lub zwierzęcia o określonej cechie lub charakterystyce. Umożliwia precyzyjne, specyficzne zmiany w sekwencji DNA. Ponieważ DNA zasadniczo zawiera plan całego organizmu, zmiany w DNA zmieniają funkcje, do których zdolny jest organizm. Naprawdę nie ma innego sposobu, aby to zrobić, z wyjątkiem wykorzystania technik opracowanych w ciągu ostatnich 40 lat do bezpośredniego manipulowania DNA.
Jak genetycznie modyfikujesz organizm? W rzeczywistości jest to dość szerokie pytanie. Organizm może być rośliną, zwierzęciem, grzybem lub bakterią i wszystkie te mogą być i były genetycznie modyfikowane przez prawie 40 lat. Pierwszymi genetycznie zmodyfikowanymi organizmami były bakterie na początku lat 70. XX wieku. Od tego czasu genetycznie zmodyfikowane bakterie stały się siłą roboczą setek tysięcy laboratoriów dokonujących modyfikacji genetycznych zarówno roślin, jak i zwierząt. Większość podstawowych tasowania i modyfikacji genów zostało zaprojektowanych i przygotowanych przy użyciu bakterii, głównie niektórych odmian E. coli, a następnie przeniesionych do docelowych organizmów.
Ogólne podejście do genetycznie modyfikowanych roślin, zwierząt lub drobnoustrojów jest zasadniczo podobne. Istnieją jednak pewne różnice w poszczególnych technikach ze względu na ogólne różnice między komórkami roślin i zwierząt. Na przykład komórki roślinne mają ściany komórkowe, a komórki zwierzęce nie.
Przyczyny genetycznych modyfikacji roślin i zwierząt
Zwierzęta GM są głównie wytwarzane do celów badawczych, często jako modelowe systemy biologiczne stosowane do opracowywania leków. Niektóre zwierzęta zmodyfikowane genetycznie zostały opracowane do innych celów komercyjnych, takich jak ryby fluorescencyjne jako zwierzęta domowe, a komary GM pomagają kontrolować komary przenoszące choroby. Jednak są to stosunkowo ograniczone zastosowania poza podstawowymi badaniami biologicznymi. Jak dotąd żadne zwierzęta zmodyfikowane genetycznie nie zostały zatwierdzone jako źródło pożywienia. Wkrótce jednak może się to zmienić z łososiem AquaAdvantage przechodzącym przez proces zatwierdzania.
W przypadku roślin sytuacja jest jednak inna. Podczas gdy wiele roślin jest modyfikowanych do celów badawczych, celem większości modyfikacji genetycznych upraw jest stworzenie szczepu roślinnego, który jest korzystny pod względem handlowym lub społecznym. Na przykład, plony mogą zostać zwiększone, jeśli rośliny są ulepszone pod względem odporności na szkodniki wywołujące choroby, takie jak tęczowa papaja, lub na zdolność wzrostu w niegościnnym, być może zimniejszym regionie. Owoce, które pozostają dłużej dojrzałe, takie jak pomidory Endless Summer, zapewniają więcej czasu na przechowywanie po zbiorze.
Uzyskano także cechy, które poprawiają wartość odżywczą, takie jak Golden Rice, który ma być bogaty w witaminę A, lub przydatność owoców, takich jak niebledujące Arctic Apples.
Zasadniczo można wprowadzić dowolną cechę, która może zostać ujawniona poprzez dodanie lub zahamowanie określonego genu. Można również zarządzać cechami wymagającymi wielu genów, ale wymaga to bardziej skomplikowanego procesu, który nie został jeszcze osiągnięty w przypadku upraw komercyjnych.
Czym jest gen?
Zanim wyjaśnisz, w jaki sposób nowe geny są wprowadzane do organizmów, ważne jest, aby zrozumieć, czym jest gen. Jak zapewne wielu wie, geny składają się z DNA, który jest częściowo złożony z czterech zasad powszechnie oznaczanych jako po prostu A, T, C, G. Liniową kolejność tych zasad w rzędzie w dół nici DNA genu można uważać za kod dla określonego białka, podobnie jak litery w linii kodu tekstowego dla zdania.
Białka są dużymi cząsteczkami biologicznymi zbudowanymi z aminokwasów połączonych ze sobą w różnych kombinacjach. Gdy prawidłowa kombinacja aminokwasów jest ze sobą połączona, łańcuch aminokwasów fałduje się razem w białko o określonym kształcie i odpowiednich właściwościach chemicznych, aby umożliwić wykonanie określonej funkcji lub reakcji. Żywe stworzenia składają się w dużej mierze z białek. Niektóre białka to enzymy katalizujące reakcje chemiczne; inne transportują materiał do komórek, a niektóre działają jak przełączniki aktywujące lub dezaktywujące inne białka lub kaskady białkowe.
Tak więc po wprowadzeniu nowego genu, daje komórce sekwencję kodu, aby umożliwić jej wytworzenie nowego białka.
Jak komórki organizują swoje geny?
W roślinach i komórkach zwierzęcych niemal całe DNA jest uporządkowane w kilku długich pasmach nawiniętych na chromosomy. Geny to właściwie tylko małe fragmenty długiej sekwencji DNA tworzących chromosom. Za każdym razem, gdy komórka się powiela, wszystkie chromosomy są replikowane jako pierwsze. Jest to centralny zestaw instrukcji dla komórki, a każda komórka potomna otrzymuje kopię. Tak więc, aby wprowadzić nowy gen, który umożliwia komórce wytwarzanie nowego białka, które nadaje konkretną cechę, wystarczy włożyć trochę DNA do jednej z długich nici chromosomu.
Po wprowadzeniu DNA będzie przekazywane do dowolnych komórek potomnych, gdy komórki będą replikować tak jak wszystkie inne geny.
W rzeczywistości niektóre typy DNA można utrzymywać w komórkach oddzielnych od chromosomów, a geny można wprowadzać przy użyciu tych struktur, aby nie włączać się do chromosomalnego DNA. Jednak przy takim podejściu, ponieważ chromosomalny DNA komórki jest zmieniony, zwykle nie jest utrzymywany we wszystkich komórkach po kilku powtórzeniach. W przypadku stałej i dziedzicznej modyfikacji genetycznej, takiej jak te stosowane w inżynierii upraw, stosowane są modyfikacje chromosomów.
W jaki sposób wprowadzono nowy gen?
Inżynieria genetyczna oznacza po prostu wstawienie nowej sekwencji zasad DNA (zazwyczaj odpowiadającej całemu genowi) do chromosomalnego DNA organizmu.Może się to wydawać koncepcyjnie proste, ale pod względem technicznym staje się nieco bardziej skomplikowane. Istnieje wiele technicznych szczegółów związanych z uzyskaniem właściwej sekwencji DNA z odpowiednimi sygnałami do chromosomu w odpowiednim kontekście, który umożliwia komórkom rozpoznanie, że jest to gen i wykorzystanie go do wytworzenia nowego białka.
Istnieją cztery kluczowe elementy, które są wspólne dla prawie wszystkich procedur inżynierii genetycznej:
- Najpierw potrzebujesz genu. Oznacza to, że potrzebujesz fizycznej cząsteczki DNA ze szczególnymi sekwencjami zasad. Tradycyjnie sekwencje te uzyskano bezpośrednio z organizmu za pomocą dowolnej z kilku żmudnych technik. W dzisiejszych czasach, zamiast ekstrahować DNA z organizmu, naukowcy zwykle po prostu syntetyzują podstawowe chemikalia A, T, C, G. Raz uzyskana sekwencja może zostać wstawiona do kawałka bakteryjnego DNA, który jest jak mały chromosom (plazmid), a ponieważ bakterie szybko się replikują, można wytworzyć tyle genu, ile potrzeba.
- Po uzyskaniu genu należy go umieścić w nici DNA otoczonej prawą otaczającą sekwencją DNA, aby umożliwić komórce rozpoznanie i ekspresję. Zasadniczo oznacza to, że potrzebujesz małej sekwencji DNA zwanej promotorem, która sygnalizuje komórce ekspresję genu.
- Oprócz głównego genu, który ma być wstawiony, często potrzebny jest drugi gen, aby zapewnić marker lub selekcję. Ten drugi gen jest zasadniczo narzędziem stosowanym do identyfikacji komórek, które zawierają gen.
- Na koniec konieczne jest posiadanie sposobu dostarczania nowego DNA (to znaczy promotora, nowego genu i markera selekcyjnego) do komórek organizmu. Istnieje wiele sposobów, aby to zrobić. Dla roślin, moim ulubionym jest podejście z pistoletem genowym, które wykorzystuje zmodyfikowany karabin 22 do strzelania powleczonymi DNA cząstkami wolframu lub złota do komórek.
W przypadku komórek zwierzęcych istnieje wiele odczynników do transfekcji, które pokrywają lub kompleksują DNA i umożliwiają mu przejście przez błony komórkowe. Powszechne jest również łączenie DNA razem ze zmodyfikowanym wirusowym DNA, który można wykorzystać jako wektor genowy do przenoszenia genu do komórek. Zmodyfikowany wirusowy DNA można kapsułkować normalnymi białkami wirusowymi w celu wytworzenia pseudowirusa, który może infekować komórki i wstawić DNA niosące gen, ale nie replikować go w celu wytworzenia nowego wirusa.
Dla wielu roślin dwuliściennych gen można umieścić w zmodyfikowanym wariancie nośnika T-DNA bakterii Agrobacterium tumefaciens. Istnieje również kilka innych podejść. Jednak w większości przypadków tylko niewielka liczba komórek decyduje o wyborze genów inżynierii komórek jako krytycznej części tego procesu. Dlatego zazwyczaj niezbędny jest gen selekcji lub markerowy.
Ale jak zrobić genetycznie modyfikowaną mysz lub pomidor?
GMO jest organizmem zawierającym miliony komórek, a powyższa technika naprawdę tylko opisuje sposób genetycznego inżynierii pojedynczych komórek. Jednakże proces generowania całego organizmu zasadniczo obejmuje wykorzystanie tych technik inżynierii genetycznej na komórkach płciowych (tj. Plemnikach i komórkach jajowych). Po wprowadzeniu kluczowego genu, reszta procesu zasadniczo wykorzystuje techniki hodowli genetycznej do produkcji roślin lub zwierząt, które zawierają nowy gen we wszystkich komórkach w swoim ciele. Inżynieria genetyczna jest po prostu zrobiona komórkom.
Biologia zajmie się resztą.
GMO - organizmy modyfikowane genetycznie - GM Foods
Przeczytaj i dowiedz się, czym są GMO i dlaczego są źródłem kontrowersji bioetycznych, a także naukowców i producentów.
Jak GMO mogą nakarmić świat
Dowiedz się więcej o genetycznie zmodyfikowanej żywności (GMO) oraz o tym, jak te rośliny modyfikowane biotechnologicznie mogą być wykorzystywane do wyżywienia świata.
Jakie jest najtańsze ubezpieczenie zdrowotne, jakie możesz dostać?
Najtańsze ubezpieczenie zdrowotne, jakie możesz uzyskać, to Medicaid, ale jeśli nie kwalifikujesz się, nadal masz inne możliwości uzyskania niedrogiego ubezpieczenia.