Wie künstlich die DNA eines Organismus in einem Laborsystem verändert hat?

Alle Lebewesen haben eine Reihe von Genen in ihrer DNA, die die Eigenschaften jedes Einzelnen bestimmen. Von der Haarfarbe eines Yorkshire -Terriers bis zur Farbe der Augen eines Papageien, der Höhe einer Giraffe oder dem Geschmack eines Mandarins wird alles durch die Gene bestimmt.

Die Menge von Genen, die jedes Lebewesen hat, ist als Genotyp bekannt, und die beobachtbaren Eigenschaften, die diese Gene im Individuum produzieren Phänotyp.

Oft sind Wissenschaftler daran interessiert, Gene in DNA zu modifizieren, um einen bestimmten Phänotyp zu erhalten. In einigen Fällen kann dieser Phänotyp der Widerstand einer Pflanze gegen eine Pest oder die Größe und den Geschmack einer Frucht sein. In anderen Fällen kann diese Modifikation jedoch versuchen, eine erbliche Krankheit oder sogar Krebs zu heilen.

Aber wie tun Wissenschaftler, Genetiker und molekulare Biologen, um die DNA künstlich zu verändern, um diese Zwecke zu erreichen?? Sie tun dies durch verschiedene Gentechniktechniken. Diese Techniken ermöglichen es ihm, den genetischen Code zu modifizieren oder Gene und andere genetische Materialien von einem Individuum zum anderen einzulegen.

Die am häufigsten verwendeten Techniken sind:

• Induzierte Mutationen mittels Strahlung und durch chemische Mutans.
• Transformation.
• Transfektion.
• Transduktion.

Induzierte Mutationen

Eine Mutation ist eine Änderung der normalen Sequenz von DNA. Diese können auftreten, und tatsächlich treten sie natürlich durch verschiedene Mechanismen auf, wenn die Zellen geteilt oder reproduziert werden, was eine der Kräfte ist, die die Evolution in Lebewesen antreiben.

Wissenschaftler entdeckten nicht nur natürlich, dass die Wissenschaftler vor Jahren im Labor Mutationen induziert werden konnten. Dies geschieht durch mutagene Mittel (Mutationengeneratoren) physikalisch und chemisch.

Induzierte Mutationen treten wie die Eingeborenen völlig zufällig auf. Dies bedeutet, dass wir weder kontrollieren können, welches Gen oder welche bestimmte Zelle eine Mutation erleiden wird, noch welche bestimmte Mutation leiden wird.

Infolgedessen, wenn Biologen eine dürrelfeste Pflanze entwickeln wollen, um den Welthunger zu bekämpfen, induzieren sie beispielsweise normalerweise Mutationen in Millionen und Millionen Zellen dieser Pflanze, mit der Hoffnung, dass eine dieser Zellen die gewünschten Zellen enthält Mutation. Wenn sie sie bekommen, reproduzieren sie diese Zelle, bis Sie eine vollständige Pflanze bekommen.

Wie oben erwähnt, gibt es zwei Hauptklassen von Mutagenen, Physikern und Chemikern.

Durch physikalische Mutanen induzierte Mutationen

Die am häufigsten verwendete physikalische Mutagen im Labor zur Induktation von Mutationen ist ionisierende Strahlung. Dies hat die Fähigkeit, große Veränderungen in der DNA zu erzeugen, wie z. B.:

• Löschung oder Beseitigung vollständiger DNA -Stücke oder Chromosomenstücke.
• Investitionen aus der Sequenz.
• Translokationen, in denen sich ein Stück eines Chromosoms an einen anderen Ort bewegt, der sich von seiner ursprünglichen Position unterscheidet.

Induzierte Mutationen mittels chemischer Mutans

Chemische Mutans sind chemische Substanzen, die mit DNA reagieren oder die in ihrer Replikation stören, was im Allgemeinen spezifische Veränderungen in der Sequenz erzeugt. Viele krebserzeugende Substanzen wie einige Konservierungsmittel oder künstliche Farbstoffe sind chemische Mutagene.

Transformation

Zusätzlich zu induzierten Mutationen verwenden Biotechnologen und Gentechniker auch andere Techniken, um die DNA zu modifizieren. Eine dieser Techniken ist die Transformation, die aus dem Prozess besteht, bei dem ein Bakterium DNA eines anderen Bakteriums durch seine Zellwand absorbiert.

Die Transformation wird nicht nur von Wissenschaftlern verwendet, um Bakterien mit besonderen genetischen Eigenschaften zu produzieren, sondern auch eine der Möglichkeiten als harmlose oder sogar vorteilhafte Bakterien wie die, die wir im Darm haben.

Transfektion

Wenn der oben beschriebene Transformationsprozess bei Tieren durchgeführt wird, wird er als Transfektion bezeichnet. Mit anderen Worten, Transfektion ist die Art und Weise, wie Biotechnologisten tierische DNA wie menschliche Zellen fremdes DNA einführen.

Da tierische Zellen nicht die natürliche Fähigkeit haben, DNA der äußeren Umgebung zu absorbieren, wird normalerweise ein Prozess, der als Elektroporation bezeichnet wird.

Transduktion

Transformation und Transfektion sind keine sehr effizienten Möglichkeiten, Gene in eine Zelle einzuführen, da die DNA leicht gebrochen wird, wenn sie außerhalb der Zelle ist. Wenn Sie den Code eines Organismus ändern möchten, wird aus diesem Grund ein von Natur aus erstellter System für diesen Zweck normalerweise verwendet: das Virus.

Viren sind große molekulare Komplexe, die durch Proteine ​​und DNA oder RNA gebildet werden. Es gibt viele verschiedene Arten von Viren, die auf unterschiedliche Weise wirken, aber das Prinzip ist immer das gleiche: Indem das Virus eine Zelle infiziert, führt das Virus seine DNA ein, um die Zellmaschinerie zu zwingen, um sie zu reproduzieren und in mehr virale Partikel zu übersetzen.

Transduktion ist ein genetischer Modifikationsprozess, der diese Besonderheit von Viren nutzt, aber die DNA, die Wissenschaftler wollen, anstelle der Virus -DNA einführen.

Unter Verwendung verschiedener molekularbiologischer Techniken erhalten Wissenschaftler die Hülle eines Virus und führen die DNA ein, die sie in die Zelle einbeziehen möchte. Dann infizieren sie die Zelle mit diesem modifizierten "Virus".

Impfstoffe gegen Coronavirus: Ein Beispiel für die genetische Modifikation durch Transduktion

Es mag seltsam erscheinen zu glauben, dass Millionen von Menschen in letzter Zeit eine Gentherapie erhalten haben, aber dies ist in gewisser Weise wahr. Dies liegt daran.

Beispiele hierfür sind die Virusvektor -Impfstoffe wie der Janssen -Impfstoff von Johnson und Johnson und der Chadox1 zwischen der University of Oxford und der AstraZeneca Company des Vereinigten Königreichs. Dieser Impfstoff wurde unter Verwendung der Hülle eines Schimpansenvirus hergestellt, in dem die Gene, die von den Puyas der Coronavirus -Krone produziert wurden, eingeführt wurden.

Verweise

1. Spanische Pädiatrievereinigung. (2020, 14. Dezember). Virusvektorimpfstoffe: Chadox1 der Universität von Oxford und AstraZeneca. Erholt von https: // vaccunasaep.Org/professionals/news/covid-vacunas-victor-viral-chadox1-oxford-astrazeneca
2. Internationale Atomic Energy Association, IAEO. (S. F.). Induktion von Mutationen in Pflanzen | Oiea. Wiederhergestellt von https: // www.Iaea.org/es/themen/mutierende Induktion
3. MedlinePlus. (2021, 15. Juli). Covid-19-Impfstoff, Viralvektor (Janssen [Johnson und Johnson]): MedlinePlus Medicines. Wiederhergestellt von https: // medlineplus.GOV/Spanisch/Druginfo/Meds/A621007-ES.Html
4. Novak, f. J., & Brunner, h. (1992). Phytotechnik: induzierte Mutationstechnologie zur Verbesserung der Pflanzen. Oiea Bulletin, 25-33. Wiederhergestellt von https: // www.Iaea.org/seiten/Standard/Dateien/34405682533_es.PDF