Шта су ГМО и како се производе?

ГМО је скраћеница за "генетски модификовани организам." Генетичка модификација постоји већ деценијама и је најефикаснији и најбржи начин за стварање биљке или животиње са одређеном особином или карактеристично. Омогућава прецизне, специфичне промене ДНК секвенце. Пошто ДНК у основи садржи нацрт целог организма, промене у ДНК мењају шта је организам и шта он може да уради. Технике манипулације ДНК развијене су тек у последњих 40 година.

Како генетски модификујете организам? Заправо, ово је прилично широко питање. Организам може бити биљка, животиња, гљивица или бактерија и све то може бити, и било је генетски инжењерство готово 40 година. Били су први генетски инжењеринг организми бактерија у раним 1970-има. Од тада, генетски модификоване бактерије постале су коњи стотина хиљада лабораторија који раде генетске модификације и на биљкама и на животињама. Већина основних измештања и модификација гена дизајнирана је и припремљена помоћу бактерија, углавном неке варијације Е. цоли, а затим пребачени на циљне организме.

Општи приступ за генетски измењивање биљака, животиња или микроба концептуално је прилично сличан. Међутим, постоје неке разлике у специфичним техникама због општих разлика између биљних и животињских ћелија. На пример, биљне ћелије имају ћелијски зидови а животињске ћелије немају.

Генетски модификоване животиње су првенствено само у истраживачке сврхе, где се често користе модел биолошких система за развој лекова Било је генетски модификованих животиња развијених у друге комерцијалне сврхе, као што су флуоресцентна риба као кућни љубимци и генетски модификовани комарци који помажу у контроли комараца који преносе болест. Међутим, ово је релативно ограничена примена изван основних биолошких истраживања. До сада ниједна генетски модификована животиња није одобрена као извор хране. Међутим, убрзо ће се то променити са АкуаАдвантаге лососом који долази путем процеса одобрења.

С биљкама је, међутим, ситуација другачија. Иако је пуно биљака модификовано ради истраживања, циљ већине генетских модификација усјева је направити биљни сој који је комерцијално или друштвено користан. На пример, приноси се могу повећати ако су биљке изграђене са побољшаном отпорношћу на штеточине који изазивају болест попут Раинбов Папаиаили способност раста у неприступачној, можда хладнијој регији. Воће које остаје зрело дуже, као што је Бескрајни летњи парадајз, пружа више времена за складиштење након жетве за употребу. Такође, особине које повећавају храњиву вредност, као што су Златни пиринач дизајниран да буде богат витамином А или корисношћу воћа, као што је браон Арктичке јабуке такође су направљени.

У суштини, свака особина која се може очитовати додавањем или инхибицијом одређеног гена, може се увести. Могу се управљати и особинама које захтевају више гена, али то захтева сложенији процес који још није постигнут комерцијалним културама.

Пре него што објасните како се нови гени убацују у организме, важно је разумети шта је ген. Као што вероватно знају, гени су направљени од ДНК, који је делом састављен од четири базе које се обично бележе као једноставно А, Т, Ц, Г. Линеарни редослед ових база у низу низова ДНК гена може се сматрати шифром за одређени протеин, баш као слова у ретку текстуалног кода за реченицу.

Протеини су велики биолошки молекули направљени од аминокиселина повезаних заједно у различитим комбинацијама. Када се десна комбинација аминокиселина повеже заједно, ланац аминокиселина се савија у протеин са одређеним обликом и правим хемијским својствима заједно да му омогуће обављање одређене функције или реакција. Жива бића су састављена махом од протеина. Неки протеини су ензими који катализују хемијске реакције; други транспортују материјал у ћелије, а неки делују као прекидачи који активирају или деактивирају друге протеине или протеинске каскаде. Дакле, када се уведе нови ген, он ћелији даје кодну секвенцу како би му омогућио да створи нови протеин.

У биљкама и животињским ћелијама готово сав ДНК је распоређен у неколико дугих нити намотаних у хромозоме. Гени су заправо само мали делови дугог низа ДНК који чине хромозом. Сваки пут када се ћелија реплицира, сви хромозоми се прво реплицирају. Ово је централни скуп упутстава за ћелију, а свака потомка добија копију. Дакле, да бисте увели нови ген који ћелији омогућава да ствара нови протеин који даје одређену особину, потребно је једноставно убацити мало ДНК у један од дугих ланаца хромозома. Једном када је убачен, ДНК ће се проследити било којим ћерким ћелијама када се ћелије реплицирају баш као и сви други гени.

У ствари, извесно врсте ДНК могу да се одржавају у ћелијама одвојено од хромозома и гени се могу увести користећи ове структуре, тако да се они не интегришу у хромосомску ДНК. Међутим, са овим приступом, пошто је ћелија хромозомска ДНК измењена, обично се не одржава у свим ћелијама након више репликација. За трајне и наслеђене генетске модификације, као што су они процеси коришћени за инжењерство, користе се хромозомске модификације.

Генетски инжењеринг се једноставно односи на убацивање нове ДНК базне секвенце (која обично одговара целом гену) у хромосомску ДНК организма. То може изгледати концептуално једноставно, али технички постаје мало сложеније. Много је техничких детаља укључених у убацивање праве ДНК секвенце са правим сигналима у улаз хромозом у правом контексту који ћелијама омогућава да препознају да је ген и користе га за прављење новог протеин.

Постоје четири кључна елемента који су заједнички за скоро све поступке генетског инжењеринга:

1. Прво вам треба ген. То значи да вам је потребан физички молекул ДНК са одређеним базним низовима. Традиционално, ове секвенце су добијене директно из организма помоћу било које од неколико напорних техника. Данас научници, уместо да екстрахирају ДНК из организма, обично синтетишу из основних хемикалија А, Т, Ц, Г. Једном добијени низ може бити убачен у део бактеријске ДНК који је попут малог хромозома (плазмида) и, пошто се бактерије брзо реплицирају, може се створити онолико гена колико је потребно.
2. Једном када поседујете ген, морате да га ставите у ланац ДНК окружен правим окружењем ДНК секвенце како би ћелија омогућила да га препозна и изрази. У принципу, то значи да вам треба мали ДНК низ који се зове промотор који сигнализира ћелији да експримира ген.
3. Поред главног гена који треба да се уметне, често је потребан и други ген да би се добио маркер или селекција. Овај други ген је у основи алат који се користи за идентификацију ћелија које садрже ген.
4. Коначно, потребно је имати методу испоруке нове ДНК (тј. Промотора, новог гена и селекцијског маркера) у ћелије организма. Постоји неколико начина да се то постигне. За биљке мој омиљени је ген пиштољ Приступ који користи модификовану 22 пушку за пуцање честица волфрама или злата пресвучених у ћелије.

Са животињским ћелијама постоји велики број трансфекциони реагенси тај слој или сложи ДНК и омогућава му да прође кроз ћелијске мембране. Такође је уобичајено да се ДНК спаја са модификована вирусна ДНК да се то може користити као генски вектор за преношење гена у ћелије. Модификована вирусна ДНК може се инкапсулирати нормалним вирусним протеинима да би се створио псеудовирус који може инфицирати ћелије и уметнути ДНК који носи ген, али не реплицирати да би направио нови вирус.

За многе биљке дикота, ген се може сместити у модификовану варијанту носача Т-ДНА бактерије Агробацтериум тумефациенс. Постоји још неколико других приступа. Међутим, код већине, само мали број ћелија покупи ген што чини селекцију инжењерских ћелија критичним делом овог процеса. Због тога је избор или маркер ген обично потребан.

ГМО је организам са милионима ћелија, а горња техника само стварно описује како генетички инжењерирати појединачне ћелије. Међутим, процес генерисања целог организма у суштини укључује употребу ових техника генског инжењеринга на клице (тј., Сперматозоидних и јајних ћелија). Једном када се убаци кључни ген, остатак процеса се углавном користи генетским техникама узгоја за производњу биљака или животиња које садрже нови ген у свим ћелијама у њиховом телу. Генетски инжењеринг се стварно управо обавља на ћелијама. Биологија ради остало.