Genetik modifikasiyanın əsasları
GDO "genetik cəhətdən dəyişdirilmiş orqanizm" üçün qısadır. Genetik modifikasiya onilliklər ərzində ətrafında olmuşdur və bir xüsusiyyət və ya xüsusiyyət ilə bitki və ya heyvan yaratmaq üçün ən effektiv və sürətli yoludur. DNT sekansına dəqiq xüsusi dəyişikliklər təmin edir. DNT əsasən bütün orqanizmə dair planı ehtiva etdiyindən, DNT-yə dəyişikliklər orqanizmə qüsursuz funksiyaları dəyişdirir.
Həqiqətən DNT-i manipulyasiya etmək üçün son 40 ildə inkişaf etdirilən üsullardan istifadə etməkdən başqa bir şey yoxdur.
Bir orqanizmi necə genetik olaraq dəyişdirirsiniz? Əslində, bu olduqca geniş bir sual. Bir orqanizm bir bitki, heyvan, göbələk və ya bakteriya ola bilər və bunların hamısı genetik olaraq təxminən 40 ildir mühəndis ola bilər. 1970-ci illərin əvvəllərində genetik cəhətdən tərtib edilmiş ilk orqanizm bakteriya idi. O zamandan bəri genetik cəhətdən modifikasiya olunmuş bakteriyalar bitki və heyvanlar üzərində genetik dəyişikliklər edərək yüz minlərlə laboratuarın işçisinə çevrildi. Əsas genin qarışığı və modifikasiyasının əksəriyyəti bakteriya ilə hazırlanır və hazırlanır, əsasən E. coli'nin bəzi dəyişiklikləri, sonra hədəf orqanizmlərə köçürülür.
Genetik cəhətdən bitki, heyvan və ya mikrobların dəyişdirilməsi üçün ümumi yanaşma konseptual olaraq olduqca bənzəyir. Bununla birlikdə bitki və heyvan hüceyrələri arasındakı ümumi fərqlər səbəbiylə xüsusi texnikalarda bəzi fərqlər var.
Məsələn, bitki hüceyrələri hüceyrə divarları və heyvan hüceyrələri yoxdur.
Bitkilər və heyvanların genetik dəyişikliklərinin səbəbləri
GM heyvanları əsasən tədqiqat məqsədləri üçün hazırlanır, tez-tez narkotik inkişafı üçün istifadə edilən model bioloji sistemlərdir. Ev heyvanları kimi fluoresan balıq və GM mosquitoes xəstəlik daşıyan sivrisinələri nəzarət kömək etmək üçün digər kommersiya məqsədləri üçün hazırlanmış bəzi GM heyvanlar olmuşdur.
Ancaq bunlar əsas bioloji tədqiqatlar xaricində nisbətən məhdud tətbiqdir. Bu günə qədər heç bir GM heyvanı bir qida qaynağı olaraq qəbul edilmədi. Tezliklə olsa da, təsdiq prosesi yolunu açan AquaAdvantage Salmon ilə dəyişə bilər.
Lakin bitkilərlə vəziyyət fərqlidir. Bir çox bitki tədqiqat üçün dəyişdirilmiş olsa da, məhsul bitki genetik dəyişikliyin məqsədi ticari və ya sosial cəhətdən faydalı bir bitki mənşəli törətməkdir. Məsələn, bitkilər Rainbow Papaya kimi bir xəstəliyə səbəb olan zərərli məhsula qarşı müqavimət göstərmişdirsə, və ya qeyri-adi, bəlkə də soyuq bir ərazidə böyümək qabiliyyətinə malikdirsə məhsullar artırıla bilər. Sonsuz Yaz Pomidoru kimi uzun müddət davam edən meyvə, istifadə üçün məhsuldan sonra rəfə müddətinə daha çox vaxt ayırır. Ayrıca, A vitamini ilə zəngin olmağı nəzərdə tutan Golden Rice kimi qidalaşma dəyərini artıran və ya qıcqırdıcı Arctic Apples kimi meyvələrin faydalılığını artıran xüsusiyyətlər də hazırlanmışdır.
Əslində, müəyyən bir genin əlavə edilməsi və ya qadağan edilməsi ilə ifadə edilə bilən hər hansı bir xüsusiyyət tətbiq edilə bilər. Bir çox gen tələb edən xüsusiyyətlər də idarə oluna bilər, amma bu, kommersiya bitkiləri ilə hələ əldə edilməmiş daha mürəkkəb prosesi tələb edir.
Bir Gen nədir?
Yeni genlərin orqanizmlərə necə yerləşdirildiyini izah etmədən əvvəl, bir genin nə olduğunu anlamaq vacibdir. Bir çoxları bilirlər ki, genlər DNA'dan hazırlanırlar ki, bunlar qismən A, T, C, G kimi qeyd olunan dörd əsasdan ibarətdir. Bir genin bir DNT iplikçiliyi ilə bir araya gələrək bu əsasların xətti düzəlişi bir cümlə üçün mətn kodunun bir xəttində olduğu kimi xüsusi bir protein üçün bir kod kimi qəbul edilə bilər.
Proteinlər müxtəlif kombinasiyalarda bir araya gələn amin turşularından hazırlanan böyük bioloji molekullardır. Amin turşularının hüceyrə birləşməsi birlikdə birləşdirildikdə, amin turşu zənciri xüsusi bir funksiya və ya reaksiyanı yerinə yetirməyə imkan verən bir hüceyrə ilə uyğun bir forma malik bir proteinə çevrilir. Yaşayan şeylər əsasən zülallar meydana gəlir. Bəzi zülallar kimyəvi reaksiyaları katalizləyən fermentlərdir; digərləri isə nəqliyyat vasitəsini hüceyrələrə daxil edir və bəzi digər zülalları və ya protein zəncirlərini aktivləşdirən və ya ləğv edən açarları kimi hərəkət edirlər.
Beləliklə, yeni bir gen təqdim edildikdə, hüceyrəyə yeni bir protein yaratmaq üçün kod sırası verir.
Hücrelər öz genlərini necə təşkil edir?
Bitki və heyvan hüceyrələrində, demək olar ki, bütün DNA'lar xromosomlara yığılan bir neçə uzun şeriddə sifariş edilir. Genlər, həqiqətən, bir xromosomu meydana gətirən DNT uzun ardıcıllığının kiçik hissələridir. Hər dəfə bir hüceyrə təkrarlanırsa, bütün xromosomlar əvvəlcə təkrarlanır. Bu, hüceyrə üçün əsas təlimatdır və hər bir nəsil hüceyrə bir surət alır. Beləliklə, hüceyrənin müəyyən bir xarakter daşıyacaq yeni bir protein meydana gətirməsinə imkan verən yeni bir gen təqdim etmək üçün sadəcə uzun bir xromosom şeritlərdən birinə DNT-ni əlavə etmək lazımdır. Daxildikdən sonra, DNT bütün digər genlər kimi hüceyrə çoğaltıldıqda hər hansı bir hüceyrə hüceyrəsinə keçiriləcəkdir.
Əslində, bəzi DNA növləri xromosomlardan ayrı hüceyrələrdə saxlanıla bilər və genlər xromosomal DNT-yə inteqrasiya etməmək üçün bu strukturlardan istifadə edilə bilər. Ancaq bu yanaşma ilə, hüceyrənin xromosomal DNT'si dəyişdirildikdən sonra, bir neçə replikasyondan sonra bütün hüceyrələrdə saxlanılmır. Bitki mühəndisliyi üçün istifadə edilən bu proseslər kimi kalıcı və devralmaz genetik modifikasiya üçün xromosomal dəyişikliklər istifadə olunur.
Yeni bir genin necə alındı?
Genetik mühəndislik, sadəcə, orqanizmin xromosomal DNT-yə yeni bir DNT bazası sekansının (ümumiyyətlə bütün genə uyğun) yerləşdirilməsini nəzərdə tutur. Bu konseptual şəkildə görünə bilər, amma texniki cəhətdən bir az daha mürəkkəb olur. Doğru sinyallerin doğru hüceyrələrə doğru hüceyrələrə doğru hüceyrələrə daxil edilməsində hüququ kontekstdə hüceyrələrin hüceyrələrə bir hüceyrə olaraq tanınmasına imkan verən və yeni bir protein etmək üçün istifadə edən bir çox texniki detal var.
Dərhal demək olar ki, bütün genetik mühəndislik prosedurları üçün ümumi olan dörd əsas element var:
- Birincisi, bir genə ehtiyacınız var. Budur, müəyyən bir əsas ardıcıllığı ilə fiziki DNT molekuluna ehtiyacınız var. Ənənəvi olaraq, bu ardıcıllıqlar bir neçə işçi texnikasından istifadə edərək birbaşa orqanizmdən alınmışdır. İndiki zaman, bir orqanizmdən DNT çıxarmaq deyil, elm adətən əsas A, T, C, G kimyəvi maddələrdən sentez edir. Bir dəfə əldə edilən ardıcıllıq kiçik bir xromosom kimi bir bakteriya DNT parçasına (bir plazmid) daxil edilə bilər və lazım olan genin çoxuna bakteriyalar sürətlə çoğaldıqca.
- Genə malik olduğunuzda, hüceyrəni tanımaq və ifadə etmək üçün hüceyrə ətrafında olan DNT sintezini əhatə edən bir DNT iplikçikinə yerləşdirməlisiniz. Əsasən, bu hüceyrənin gen ifadə etmək üçün siqnal edən bir promoter adlı kiçik bir DNA sequence lazımdır deməkdir.
- Daxil edilməli olan ana genə əlavə olaraq, bir marker və ya seçim təmin etmək üçün tez-tez ikinci bir genə ehtiyac duyulur. Bu ikinci gen əsasən gen ehtiva hüceyrələri müəyyən etmək üçün istifadə olunan bir vasitədir.
- Nəhayət, yeni DNT (yəni, təşviqçi, yeni gen və seçmə markeri) orqanizmin hüceyrələrinə çatdırılma metodunun olması lazımdır. Bunun bir çox yolu var. Bitkilər üçün, mənim ən sevimli model, DNA örtülü volfram və ya qızıl hissəcikləri hüceyrələrə vurmaq üçün dəyişdirilmiş 22 tüfəng istifadə edən gen silahı yanaşmasıdır.
Heyvan hüceyrələri ilə, DNT-nin palto və ya kompleksi və hüceyrə membranlarından keçməsini təmin edən bir sıra transfeksiyon reagentləri var. DNT-nin genin hüceyrələrə aparılması üçün bir gen vektoru kimi istifadə edilə bilən modifikasiya edilmiş viral DNT ilə birlikdə birləşməsi də ümumi deyil. Modifikasiya edilmiş viral DNT hüceyrələrə yoluxa bilən və gen taşıyan DNT-ni yerləşdirə bilən pseudovirus etmək üçün normal viral proteinlərlə əhatə edilə bilər, lakin yeni virus yaratmaq üçün təkrarlamaq olmaz.
Bir çox dikot bitkiləri üçün, genin, Agrobacterium tumefaciens bakteriyalarının T-DNA taşıyıcısının değiştirilmiş bir versiyasına yerləşdirilə bilər. Bir çox başqa yanaşma var. Lakin ən çox sayda hüceyrənin az sayda hüceyrələri bu prosesin kritik bir hissəsini təşkil edən hüceyrələrin seçilməsi üçün gen qəbul edir. Buna görə seçmə və ya marker geninə ehtiyac vardır.
Lakin, necə Genetik Mühendisli Siçan və ya Pomidor edirsiniz?
Bir GMO, milyonlarla hüceyrə ilə bir orqanizmdir və yuxarıdakı texnika yalnız tək hüceyrələrin genetik olaraq necə mühəndis edilməsi lazım olduğunu təsvir edir. Ancaq bütün orqanizmi meydana gətirmə prosesi əsasən bu genetik mühendislik üsullarını germ hüceyrələrində (məsələn, sperma və yumurta hüceyrələri) istifadə etməyi nəzərdə tutur. Açar gen yerləşdirildikdən sonra prosesin qalan hissəsi əsasən bədənində olan bütün hüceyrələrdə yeni gen ehtiva edən bitki və ya heyvanların istehsal edilməsi üçün genetik heyvandarlıq üsullarını istifadə edir. Genetik mühendisliği həqiqətən hüceyrələrə verilir. Biologiya qalanı edir.