Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Genetički inženjering za promjenu organizma
- Umjetni odabir bio je najraniji genetski inženjering
- Prvi genetski inženjerski organizam
- Ostali drevni oblici genetskog inženjeringa
- Suvremeno genetsko inženjerstvo
- Kombinacija DNK dviju vrsta
- Moderna povijest genetskog inženjerstva
- Povezanost genetskog inženjerstva i biotehnologije
- Industrijska biotehnologija i goriva
- Medicinska biotehnološka i farmaceutska poduzeća
- Biotehnologija i reakcija
Biotehnologija je polje znanosti o životu koje koristi žive organizme i biološke sustave za stvaranje modificiranih ili novih organizama ili korisnih proizvoda. Glavna komponenta biotehnologije je genetski inženjering.
Popularni koncept biotehnologije jedan je od eksperimenata koji se događaju u laboratorijima i vrhunskim industrijskim napretkom, ali biotehnologija je mnogo više integrirana u svakodnevni život većine ljudi nego što se čini.
Cjepiva koja dobivate, sojin umak, sir i kruh koji kupujete u trgovini, plastika u vašem svakodnevnom okruženju, odjeća od pamuka otporna na bore, čišćenje nakon vijesti o izlijevanju ulja i još više, sve su to primjeri biotehnologije. Svi "zapošljavaju" žive mikrobe kako bi stvorili proizvod.
Čak bi i krvni test Lyme bolesti, kemoterapija protiv raka dojke ili ubrizgavanje inzulina mogli biti rezultat biotehnologije.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Biotehnologija se oslanja na polje genetskog inženjeringa, koji modificira DNK radi promjene funkcije ili drugih osobina živih organizama.
Rani primjeri toga su selektivni uzgoj biljaka i životinja prije više tisuća godina. Danas znanstvenici uređuju ili prenose DNK iz jedne vrste u drugu. Biotehnologija koristi te procese za široku paletu industrija, uključujući medicinu, hranu i poljoprivredu, proizvodnju i biogoriva.
Genetički inženjering za promjenu organizma
Bez toga ne bi bilo moguće biotehnologija genetski inženjering, Suvremeno, ovaj postupak manipulira genetskim informacijama stanica pomoću laboratorijskih tehnika kako bi se promijenile osobine živih organizama.
Znanstvenici se mogu koristiti genetskim inženjeringom kako bi promijenili način na koji organizam izgleda, ponaša se, funkcionira ili komunicira sa specifičnim materijalima ili podražajima u svom okruženju. Genetički inženjering moguć je u svim živim stanicama; to uključuje mikroorganizme poput bakterija i pojedinih stanica višećelijskih organizama, poput biljaka i životinja. Čak se i ljudski genom može urediti pomoću ovih tehnika.
Ponekad znanstvenici mijenjaju genetske informacije u stanici tako što izravno mijenjaju njezine gene. U drugim slučajevima, dijelovi DNK iz jednog organizma implantiraju se u stanice drugog organizma. Nazvane su nove hibridne stanice Transgenična.
Umjetni odabir bio je najraniji genetski inženjering
Genetski inženjering može se činiti ultra modernim tehnološkim napretkom, ali on se već desetljećima koristi u mnogim područjima. U stvari, suvremeno genetsko inženjerstvo ima svoje korijene u drevnim ljudskim praksama koje je Charles Darwin prvi definirao kao umjetna selekcija.
Umjetna selekcija, koja se također zove selektivni uzgoj, metoda je namjernog odabira parova za parenje za biljke, životinje ili druge organizme na temelju željenih osobina. Razlog za to je stvaranje potomstva s tim osobinama i ponavljanje procesa s budućim generacijama kako bi se postupno ojačale osobine stanovništva.
Iako za umjetnu selekciju nije potrebna mikroskopija ili druga napredna laboratorijska oprema, to je učinkovit oblik genetskog inženjeringa. Iako je počeo kao drevna tehnika, ljudi ga i danas koriste.
Uobičajeni primjeri uključuju:
Prvi genetski inženjerski organizam
Prvi poznati primjer ljudi koji sudjeluju u umjetnoj selekciji organizma je uspon Canis lupus familiis, ili kao što je opće poznato, pas. Prije otprilike 32 000 godina, ljudi na području Istočne Azije, koja je sada Kina, živjeli su u skupinama lovaca i sakupljača. Divlji vukovi pratili su ljudske skupine i trljali se po leševima koje su lovci ostavili za sobom.
Znanstvenici smatraju da je najvjerojatnije da su ljudi dopustili samo poslušnim vukovima koji nisu bili prijetnja. Na taj je način počešljavanje pasa od vukova počelo samo-odabirom, budući da su pojedinci s osobinama koje su im dopuštale da tolerišu prisutnost ljudi postali pripitomljeni drugovi lovcima-sakupljačima.
Na kraju su ljudi počeli namjerno pripitomljavati i potom uzgajati generacije pasa radi željenih osobina, posebno poslušnosti. Psi su postali lojalni i zaštitnički pratitelji ljudi. Tijekom tisuća godina, ljudi su ih selektivno uzgajali zbog određenih osobina kao što su duljina i boja dlake, veličina očiju i duljina njuške, veličina tijela, raspoloženje i još mnogo toga.
Divlji vukovi istočne Azije od prije 32.000 godina koji su se prije 32.000 godina razdvojili na pse sastoje se od gotovo 350 različitih pasmina pasa. Ti su rani psi najčešće genetski povezani s modernim psima koji se nazivaju kineskim autohtonim psima.
Ostali drevni oblici genetskog inženjeringa
Umjetna selekcija manifestirala se i na druge načine u drevnim ljudskim kulturama. Kako su se ljudi kretali prema poljoprivrednim društvima, koristili su umjetnu selekciju sa sve većim brojem biljnih i životinjskih vrsta.
Oni su pripitomljavali životinje uzgajajući ih generacijom po generaciju, pareći samo potomstvo koje je imalo željene osobine. Te su osobine ovisile o namjeni životinje. Na primjer, moderni pripitomljeni konji često se koriste u mnogim kulturama kao prijevoz i kao pakiranje životinja, što je dio skupine životinja koje se obično nazivaju zvijeri tereta.
Dakle, osobine koje su uzgajivači konja možda tražili su ljubaznost i snaga, kao i postojanost na hladnoći ili vrućini te sposobnost uzgoja u zatočeništvu.
Drevna su društva koristila genetski inženjering na druge načine, osim umjetne selekcije. Prije 6.000 godina, Egipćani su koristili kvas za kvasac kruha i fermentirani kvasac za proizvodnju vina i piva.
Suvremeno genetsko inženjerstvo
Suvremeno genetsko inženjerstvo događa se u laboratoriji umjesto selektivnim uzgojem, budući da se geni kopiraju i premještaju iz jednog dijela DNK u drugi, ili iz stanice jedne stanice u DNK drugog organizma. To se oslanja na prsten DNK nazvan a plazmid.
plazmidi prisutni su u stanicama bakterija i kvasaca i odvojeni su od kromosoma. Iako oba sadrže DNK, plazmidi obično nisu potrebni da stanica preživi. Dok bakterijski kromosomi sadrže tisuće gena, plazmidi sadrže samo onoliko gena koliko biste računali s jedne strane. To ih čini mnogo jednostavnijima za manipuliranje i analiziranje.
Otkriće 1960 - ih godina restrikcijska endonukleaza, također poznat kao restrikcijski enzimi, dovelo do proboja u uređivanju gena. Ovi enzimi režu DNK na određenim mjestima u lancu parovi baze.
Osnovni parovi su vezani nukleotidi koji tvore lanac DNK. Ovisno o vrsti bakterija, restrikcijski enzim bit će specijaliziran za prepoznavanje i rezanje različitih nizova baznih parova.
Povezani sadržaj: Definicija molekularne biologije
Znanstvenici su otkrili da su mogli pomoću restrikcijskih enzima izrezati dijelove prstena plazmida. Tada su mogli uvesti DNK iz drugog izvora.
Drugi enzim zvan DNK ligaza veže strani DNK na originalni plazmid u prazan jaz koji je ostavljen sekvencom koja nedostaje. Krajnji rezultat ovog procesa je plazmid sa stranim genskim segmentom, koji se naziva a vektor.
Ako je izvor DNK bila druga vrsta, zove se novi plazmid rekombinantni DNKili a himera, Jednom kada se plazmid ponovno uvede u bakterijsku stanicu, novi geni su izraženi kao da je bakterija uvijek posjedovala tu genetsku strukturu. Kako se bakterija razmnožava i umnoži, gen će se također kopirati.
Kombinacija DNK dviju vrsta
Ako je cilj uvesti novi DNK u stanicu organizma koji nije bakterija, potrebne su različite tehnike. Jedan od njih je a genskog pištolja, koji razbacuje vrlo sitne čestice elemenata teških metala prevučenih rekombinantnom DNK u biljnom ili životinjskom tkivu.
Dvije druge tehnike zahtijevaju iskorištavanje snage zaraznih bolesti. Bakterijski soj zvan Agrobacterium tumefaciens inficira biljke, uzrokujući rast tumora u biljci. Znanstvenici uklanjaju gene koji uzrokuju bolest iz plazmida odgovornog za tumore Tiili tumor-inducirajući plazmid. Oni zamjenjuju ove gene s bilo kojim genima koje žele prenijeti u biljku kako bi biljka postala "zaražena" željenom DNK.
Srodni sadržaj: Stanična biologija: Pregled prokariotskih i eukariotskih stanica
Virusi često upadaju u druge stanice, od bakterija do ljudskih stanica i ubacuju vlastiti DNK. virusni vektor znanstvenici koriste za prijenos DNK u biljnu ili životinjsku stanicu. Geni koji uzrokuju bolest uklanjaju se i zamjenjuju željenim genima, koji mogu uključivati markerske gene koji signaliziraju da je do prijenosa došlo.
Moderna povijest genetskog inženjerstva
Prvi slučaj moderne genetske modifikacije bio je 1973. godine, kada su Herbert Boyer i Stanley Cohen prenijeli gen iz jednog soja bakterija u drugi. Gen kodiran na rezistenciju na antibiotike.
Sljedeće godine znanstvenici su stvorili prvi primjerak genetski modificirane životinje, kada su Rudolf Jaenisch i Beatrice Mintz uspješno umetnuli strani DNK u mišje embrije.
Znanstvenici su počeli primjenjivati genetski inženjering u širokom polju organizama, za sve veći broj novih tehnologija. Na primjer, razvili su biljke otporne na herbicide kako bi poljoprivrednici mogli prskati korov bez oštećenja usjeva.
Modificirali su i hranu, posebno povrće i voće, kako bi rasli mnogo veći i trajali dulje od svojih nemodificiranih rođaka.
Povezanost genetskog inženjerstva i biotehnologije
Genetsko inženjerstvo temelj je biotehnologije, budući da je biotehnološka industrija općenito veliko područje koje uključuje korištenje drugih živih vrsta za čovjekove potrebe.
Vaši preci od prije više tisuća godina koji su selektivno uzgajali pse ili određene kulture, koristili su se biotehnologijom. Tako isto postoje suvremeni uzgajivači i uzgajivači pasa, kao i sve pekare ili vinarije.
Povezani sadržaj: Kako kontaktirati svog predstavnika o klimatskim promjenama
Industrijska biotehnologija i goriva
Industrijska biotehnologija koristi se kao izvor goriva; odatle potječe pojam “biogoriva”. Mikroorganizmi konzumiraju masti i pretvaraju ih u etanol koji je potrošni izvor goriva.
Enzimi se koriste za proizvodnju kemikalija s manje otpada i troškova od tradicionalnih metoda, odnosno za čišćenje proizvodnih procesa razgradnjom kemijskih nusprodukata.
Medicinska biotehnološka i farmaceutska poduzeća
Od tretmana matičnim stanicama do poboljšanih testova krvi do različitih farmaceutskih proizvoda, lice zdravstvene zaštite promijenilo se biotehnologijom. Tvrtke za medicinsku biotehnologiju koriste mikrobe za stvaranje novih lijekova, poput monoklonska antitijela (ti se lijekovi koriste za liječenje različitih stanja, uključujući rak), antibioticima, cjepivima i hormonima.
Značajan medicinski napredak bio je razvoj procesa stvaranja sintetičkog inzulina uz pomoć genetskog inženjeringa i mikroba. DNK za ljudski inzulin ubačen je u bakterije koje se umnožavaju i rastu i proizvode inzulin dok se inzulin ne može sakupljati i pročišćavati.
Biotehnologija i reakcija
Ingo Potrykus je 1991. godine koristio poljoprivredna biotehnološka istraživanja kako bi razvio vrstu riže koja je obogaćena beta karotenom, koje tijelo pretvara u vitamin A, a idealno je za uzgoj u azijskim zemljama, gdje je dječja sljepoća zbog nedostatka vitamina A posebna problem.
Pogrešno komuniciranje između znanstvene zajednice i javnosti dovelo je do velikih kontroverzi oko genetski modificiranih organizama ili GMO-a. Postojao je takav strah i bijes zbog genetski modificiranog prehrambenog proizvoda kao što je Zlatni riž, kako se naziva, da unatoč tome što su biljke bile spremne za distribuciju azijskim poljoprivrednicima 1999. godine, ta distribucija još nije nastupila.