Kas yra GMO ir kaip jie gaminami?

GMO reiškia „genetiškai modifikuotas organizmas“. Genetinė modifikacija gyvuoja dešimtmečius ir yra efektyviausias ir greitas būdas sukurti augalą ar gyvūną su tam tikru bruožu arba charakteristika. Tai įgalina tikslius, specifinius DNR sekos pakeitimus. Kadangi DNR iš esmės sudaro viso organizmo planą, DNR pokyčiai keičia organizmo savybes ir tai, ką jis gali padaryti. Manipuliavimo DNR metodai buvo sukurti tik per pastaruosius 40 metų.

Kaip jūs genetiškai modifikuojate organizmą? Tiesą sakant, tai gana platus klausimas. Organizmas gali būti augalas, gyvūnas, grybelis ar bakterija, ir visa tai gali būti genetiškai modifikuota beveik 40 metų. Pirmieji genetiškai modifikuoti organizmai buvo bakterijos aštuntojo dešimtmečio pradžioje. Nuo to laiko genetiškai modifikuotos bakterijos tapo šimtų tūkstančių laboratorijų, atliekančių genetinius modifikacijas tiek augalams, tiek gyvūnams, darbo arkliu. Didžioji dalis pagrindinių genų maišymo ir modifikacijų yra suprojektuotos ir paruoštos naudojant bakterijas, daugiausia kai kurios jų variacijos

Bendras požiūris į genetiškai keičiamus augalus, gyvūnus ar mikrobus yra konceptualiai panašus. Tačiau dėl bendrų augalų ir gyvūnų ląstelių skirtumų yra tam tikrų metodų skirtumų. Pavyzdžiui, augalų ląstelės turi ląstelių sienos o gyvūnų ląstelės to nedaro.

Genetiškai modifikuoti gyvūnai pirmiausia skirti tik tyrimams, kai jie dažnai naudojami kaip pavyzdinės biologinės sistemos vaistų kūrimui. Buvo keletas genetiškai modifikuotų gyvūnų, sukurtų kitiems komerciniams tikslams, pavyzdžiui, fluorescencinės žuvys kaip naminius gyvūnus ir genetiškai modifikuotus uodus, padedančius kontroliuoti ligas nešančius uodus. Tačiau tai yra palyginti ribotas pritaikymas, išskyrus pagrindinius biologinius tyrimus. Iki šiol jokie genetiškai modifikuoti gyvūnai nebuvo patvirtinti kaip maisto šaltinis. Tačiau netrukus tai gali pasikeisti patvirtinant „AquaAdvantage Salmon“.

Tačiau su augalais situacija yra kitokia. Nors daugybė augalų yra modifikuoti tyrimams, daugiausiai pasėlių genetinių modifikacijų tikslas yra padaryti augalų padermę, kuri būtų komerciškai ar socialiai naudinga. Pvz., Derlius gali būti padidintas, jei augalų inžinerija yra geresnė, kad būtų atspariau tokiems ligas sukeliančiam kenkėjui kaip Vaivorykštės papajos, arba galimybė augti nemandagiame, galbūt šaltesniame regione. Vaisiai, kurie ilgiau prinokę, pavyzdžiui, Nesibaigiantys vasaros pomidorai, suteikia daugiau laiko lentynoms po derliaus nuėmimo naudoti. Taip pat savybės, kurios padidina maistinę vertę, tokios kaip Auksiniai ryžiai sukurta taip, kad joje gausu vitamino A, arba vaisių naudingumas, pavyzdžiui, ne paruduojantis Arkties obuoliai taip pat buvo padaryta.

Iš esmės gali būti įvestas bet koks bruožas, kuris gali pasireikšti pridėjus ar slopinant specifinį geną. Taip pat būtų galima valdyti bruožus, kuriems reikia kelių genų, tačiau tam reikia sudėtingesnio proceso, kurio komerciniai augalai dar nepadarė.

Prieš paaiškindami, kaip nauji genai dedami į organizmus, svarbu suprasti, kas yra genas. Kaip daugelis tikriausiai žino, genai yra sudaryti iš DNR, kurią iš dalies sudaro keturios bazės, kurios paprastai nurodomos kaip tiesiog A, T, C, G. Linijinė šių bazių eilė eilėje žemyn po DNR geno grandinę gali būti laikoma konkretaus baltymo kodu, kaip ir raidės sakinio teksto kodo eilutėje.

Baltymai yra didelės biologinės molekulės, sudarytos iš aminorūgščių, sujungtų įvairiais deriniais. Kai teisingas aminorūgščių derinys yra susietas, aminorūgščių grandinė susitraukia į baltymą turinčios specifinę formą ir tinkamas chemines savybes kartu, kad galėtų atlikti tam tikrą funkciją arba reakcija. Gyvus daiktus daugiausia sudaro baltymai. Kai kurie baltymai yra fermentai, katalizuojantys chemines reakcijas; kiti transportuoja medžiagą į ląsteles, o kai kurie veikia kaip jungikliai, įjungiantys ar išjungiantys kitus baltymus ar baltymų kaskadas. Taigi, kai įvedamas naujas genas, ląstelei suteikiama kodo seka, leidžianti jai pagaminti naują baltymą.

Augalų ir gyvūnų ląstelėse beveik visa DNR yra išdėstyta keliomis ilgomis sruogomis, susuktomis į chromosomas. Genai iš tikrųjų yra tik maži ilgos DNR sekos, sudarančios chromosomą, sekcijos. Kiekvieną kartą, kai ląstelė replikuojasi, pirmiausia pakartojamos visos chromosomos. Tai yra pagrindinis ląstelės instrukcijų rinkinys, o kiekviena palikuonių ląstelė gauna kopiją. Taigi, norint įvesti naują geną, kuris įgalina ląstelę pasigaminti naują baltymą, suteikiantį tam tikrą bruožą, tereikia įterpti šiek tiek DNR į vieną iš ilgųjų chromosomų sruogų. Įdėjus, DNR bus perduota bet kurioms dukterinėms ląstelėms, kai jos ląstelės replikuojasi kaip ir visi kiti genai.

Tiesą sakant, tikras tipų DNR gali būti palaikomi ląstelėse atskirai nuo chromosomų, o genai gali būti įvedami naudojant šias struktūras, todėl jie neintegruojami į chromosomų DNR. Tačiau, atsižvelgiant į šį metodą, nes pasikeičia ląstelės chromosomų DNR, po kelių replikacijų ji paprastai nėra palaikoma visose ląstelėse. Norint nuolatinės ir paveldimos genetinės modifikacijos, tokios kaip procesai, naudojami pasėlių inžinerijai, naudojamos chromosomų modifikacijos.

Genetinė inžinerija tiesiog reiškia naujos DNR bazės sekos (paprastai atitinkančios visą geną) įterpimą į chromosominę organizmo DNR. Tai gali atrodyti konceptualiai nesudėtinga, tačiau techniškai tai tampa šiek tiek sudėtingesnė. Norint patekti į tinkamą DNR seką su tinkamais signalais, yra daugybė techninių detalių chromosoma tinkamame kontekste, leidžianti ląstelėms atpažinti, kad tai yra genas ir panaudoti jį naujai sukurti baltymas.

Yra keturi pagrindiniai elementai, būdingi beveik visoms genų inžinerijos procedūroms:

1. Pirmiausia reikia geno. Tai reiškia, kad jums reikia fizinės DNR molekulės su tam tikromis bazinėmis sekomis. Tradiciškai šios sekos buvo gautos tiesiogiai iš organizmo, naudojant bet kurį iš kelių sunkių metodų. Šiais laikais mokslininkai, užuot ištraukę iš organizmo DNR, paprastai sintezuoja iš pagrindinių A, T, C, G cheminių medžiagų. Gavusi seką, ją galima įterpti į bakterinės DNR gabalėlį, kuris yra tarsi maža chromosoma (plazmidė) ir kadangi bakterijos greitai replikuojasi, galima pagaminti tiek geno, kiek reikia.
2. Kai turėsite geną, jį reikia sudėti į DNR grandinę, supintą dešine aplinkine DNR seka, kad ląstelė galėtų jį atpažinti ir išreikšti. Iš esmės tai reiškia, kad jums reikia nedidelės DNR sekos, vadinamos promotoriumi, signalizuojančia ląstelę apie geno ekspresiją.
3. Be pagrindinio geno, kurį reikia įterpti, dažnai reikalingas antras genas, norint pateikti žymeklį ar atranką. Šis antrasis genas iš esmės yra įrankis, naudojamas identifikuoti ląsteles, kuriose yra genas.
4. Galiausiai, būtina turėti metodą, kaip į organizmo ląsteles įnešti naują DNR (t. Y. Promotorių, naują geną ir selekcinį žymeklį). Yra keletas būdų, kaip tai padaryti. Augalams mano mėgstamiausia yra genų pistoletas metodas, kuriame naudojamas modifikuotas 22 šautuvas, skirtas nušauti DNR dengtas volframo ar aukso daleles į ląsteles.

Su gyvūnų ląstelėmis yra daugybė transfekcijos reagentai apdengia DNR DNR ir sudaro galimybę jai pereiti per ląstelių membranas. Taip pat įprasta, kad DNR yra suskaidoma kartu su modifikuota virusinė DNR kad tai gali būti panaudota kaip geno vektorius pernešti geną į ląsteles. Modifikuota virusinė DNR gali būti inkapsuliuota su normaliais viruso baltymais, kad susidarytų pseudo virusas, galintis užkrėsti ląsteles ir įterpti DNR, nešančią geną, bet nesikartojantis, kad būtų naujas virusas.

Daugelio dikotinių augalų genas gali būti dedamas į modifikuotą Agrobacterium tumefaciens bakterijų T-DNR nešiklio variantą. Taip pat yra keletas kitų metodų. Tačiau daugumoje tik nedaug ląstelių pasiima geną, todėl inžinerinių ląstelių atranka yra kritinė šio proceso dalis. Štai kodėl paprastai reikalingas atrankos arba žymeklio genas.

GMO yra organizmas, turintis milijonus ląstelių, ir aukščiau aprašyta technika tik iš tikrųjų apibūdina, kaip genetiškai modifikuoti atskiras ląsteles. Tačiau viso organizmo generavimo procesas iš esmės apima šių genų inžinerijos metodų naudojimą lytinėse ląstelėse (t. Y. Spermos ir kiaušinių ląstelėse). Įdėjus pagrindinį geną, likusiame procese iš esmės naudojami genetinės veisimo metodai, skirti auginti augalus ar gyvūnus, kuriuose yra naujas genas visose jų kūno ląstelėse. Genetinė inžinerija iš tikrųjų daroma tik ląstelėms. Biologija daro visa kita.