Ano ang mga GMO at Paano Nila Ginawa?

Ano ang isang GMO?

Ang GMO ay maikli para sa "genetically modified organism." Ang pagbabago ng genetiko ay naging sa paligid ng mga dekada at ang pinaka-epektibo at mabilis na paraan upang lumikha ng isang halaman o hayop na may isang tiyak na katangian o katangian. Nagbibigay ito ng tumpak na partikular na mga pagbabago sa sequence ng DNA. Dahil ang DNA ay mahalagang binubuo ng blueprint para sa buong organismo, ang mga pagbabago sa DNA ay nagbabago sa mga function na ang organismo ay may kakayahang. Walang ibang paraan upang gawin ito maliban sa pamamagitan ng paggamit ng mga diskarte na binuo sa loob ng huling 40 taon upang direktang manipulahin ang DNA.

Paano mo binabago ng genetiko ang isang organismo? Talaga, ito ay isang medyo malawak na tanong. Ang isang organismo ay maaaring maging isang halaman, hayop, halamang-singaw, o bakterya at lahat ng ito ay maaaring, at naging genetically engineered sa halos 40 taon. Ang unang genetically engineered na organismo ay bakterya noong unang bahagi ng 1970s. Simula noon, ang genetically modified bacteria ay naging workhorse ng daan-daang libo ng mga lab na gumagawa ng mga pagbabago sa genetiko sa parehong mga halaman at hayop. Karamihan sa mga basic na gene shuffling at pagbabago ay dinisenyo at inihanda gamit ang bakterya, higit sa lahat ilang mga pagkakaiba-iba ng E. coli, pagkatapos ay inilipat sa target na mga organismo.

Ang pangkalahatang diskarte sa genetically baguhin ang mga halaman, hayop, o microbes ay conceptually pretty katulad. Gayunpaman, mayroong ilang mga pagkakaiba sa mga tukoy na pamamaraan dahil sa pangkalahatang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga halaman at mga selulang hayop. Halimbawa, ang mga selulang planta ay may mga pader ng cell at mga selulang hayop.

Mga dahilan para sa Mga Pagbabago ng Genetic ng mga Halaman at Mga Hayop

Ang mga hayop na GM ay pangunahin para sa mga layuning pananaliksik, kadalasan bilang modelo ng mga biological system na ginagamit para sa pagpapaunlad ng gamot. Nagkaroon ng ilang mga gm hayop na binuo para sa iba pang mga komersyal na layunin, tulad ng fluorescent isda bilang mga alagang hayop, at GM lamok upang makatulong sa pagkontrol ng mga lamok na nagdadala ng sakit. Gayunpaman, ang mga ito ay medyo limitadong aplikasyon sa labas ng pangunahing biological na pananaliksik. Sa ngayon, walang mga hayop sa GM na naaprubahan bilang pinagkukunan ng pagkain. Sa lalong madaling panahon, bagaman, maaaring magbago ito sa AquaAdvantage Salmon na nagpapatuloy sa pamamagitan ng proseso ng pag-apruba.

Sa mga halaman, gayunpaman, ang sitwasyon ay naiiba. Habang ang maraming mga halaman ay binago para sa pagsasaliksik, ang layunin ng karamihan sa pagpalit ng genetic na pagbabago ay ang gumawa ng isang strain ng halaman na komersyal o sosyalan na kapaki-pakinabang. Halimbawa, ang mga ani ay maaaring tumaas kung ang mga halaman ay ininhinyero na may pinahusay na paglaban sa isang peste na sanhi ng sakit tulad ng Rainbow Papaya, o ang kakayahang lumaki sa isang hindi nakakapantay sa ospital, marahil mas malamig na rehiyon. Ang prutas na nananatiling mas matagal, tulad ng Walang Tapusang Mga Tomatoes sa Tag-init, ay nagbibigay ng mas maraming oras para sa oras ng pag-iimbak pagkatapos ng pag-ani para magamit.

Gayundin, ang mga katangian na nagpapabuti sa nutritional value, tulad ng Golden Rice na idinisenyo upang maging mayaman sa bitamina A, o utility ng prutas, tulad ng mga di-Browning na Mga Arctic Apples na ginawa din.

Mahalaga, ang anumang katangian na maaaring ipahayag sa karagdagan o pagsugpo ng isang tiyak na gene, ay maaaring ipakilala. Ang mga katangian na nangangailangan ng maramihang mga gene ay maaari ring pinamamahalaang, ngunit nangangailangan ito ng mas kumplikadong proseso na hindi pa nakamit sa mga komersyal na pananim.

Ano ang isang Gene?

Bago ipaliwanag kung paanong ang mga bagong genes ay inilagay sa mga organismo, mahalaga na maunawaan kung ano ang isang gene. Tulad ng marahil alam ng marami, ang mga gene ay binubuo ng DNA, na bahagi ay binubuo ng apat na base na kadalasang kilala bilang lamang A, T, C, G. Ang linear na pagkakasunud-sunod ng mga base na ito sa isang hilera pababa ng DNA strand ng isang gene ay maaaring iisipin bilang isang code para sa isang tiyak na protina, tulad ng mga titik sa isang linya ng code ng teksto para sa isang pangungusap.

Ang mga protina ay malalaking biyolohikal na mga molecule na gawa sa mga amino acid na naka-link nang magkasama sa iba't ibang mga kumbinasyon. Kapag ang tamang kumbinasyon ng mga amino acid ay nakaugnay na magkasama, ang kadena ng amino acid ay magkakasama sa isang protina na may isang tiyak na hugis at ang mga karapatan na mga tampok ng kemikal na magkasama upang paganahin ito upang maisagawa ang isang partikular na function o reaksyon. Ang mga nabubuhay na bagay ay binubuo ng mga protina. Ang ilang mga protina ay enzymes na catalyze kemikal reaksyon; ang iba pang materyales sa transportasyon sa mga cell at ang ilan ay kumilos bilang mga switch na nagpapagana o nag-deactivate ng iba pang mga protina o mga cascade ng protina.

Kaya, kapag ang isang bagong gene ay ipinakilala, binibigyan nito ang cell ng pagkakasunud-sunod ng code upang paganahin ito upang makagawa ng bago ang protina.

Paano Gagawa ng Mga Cell ang kanilang mga Gene?

Sa mga halaman at mga selula ng hayop, halos lahat ng DNA ay iniutos sa ilang mahahabang mga hibla na nahulog sa mga chromosome. Ang mga gene ay talagang maliit lamang na seksyon ng mahabang pagkakasunud-sunod ng DNA na bumubuo ng isang chromosome. Sa bawat oras na ang isang cell replicates, ang lahat ng mga chromosomes ay replicated muna. Ito ang gitnang hanay ng mga tagubilin para sa cell, at ang bawat progeny cell ay nakakakuha ng isang kopya. Kaya, upang ipakilala ang isang bagong gene na nagbibigay-daan sa cell na gumawa ng isang bagong protina na nagtatakda ng isang partikular na katangian, ang isang tao ay kailangan lamang magsingit ng isang piraso ng DNA sa isa sa mahabang mga hibla ng chromosome.

Sa sandaling ipinasok, ang DNA ay ipapasa sa anumang mga selulang anak na babae kapag nagkakalat sila ng cell tulad ng lahat ng iba pang mga gene.

Sa katunayan, ang ilang mga uri ng DNA ay maaaring mapanatili sa mga cell na hiwalay mula sa mga chromosome at mga gene ay maaaring ipakilala gamit ang mga istraktura upang hindi ito isasama sa chromosomal DNA. Gayunpaman, sa paraan na ito, dahil ang chromosomal DNA ng cell ay binago ay karaniwang hindi pinanatili sa lahat ng mga cell pagkatapos ng ilang mga pagtitiklop. Para sa permanenteng at maaring pagkamit ng genetic na pagbabago, tulad ng mga prosesong ginagamit para sa crop engineering, ang mga chromosomal na pagbabago ay ginagamit.

Paano Nakapasok ang Bagong Gene?

Ang genetic engineering ay tumutukoy lamang sa pagpasok ng bagong DNA base sequence (kadalasang katugma sa isang buong gene) sa chromosomal DNA ng organismo.Ito ay maaaring mukhang may konsepto tapat, ngunit technically, ito ay nakakakuha ng isang maliit na mas kumplikado. Maraming mga teknikal na detalye na kasangkot sa pagkuha ng tamang pagkakasunud-sunod ng DNA na may tamang mga senyas sa kromosoma sa tamang konteksto na nagbibigay-daan sa mga cell na makilala ito ay isang gene at gamitin ito upang makagawa ng isang bagong protina.

Mayroong apat na susi elemento na karaniwan sa halos lahat ng mga pamamaraan ng genetic engineering:

1. Una, kailangan mo ng isang gene. Nangangahulugan ito na kailangan mo ang pisikal na DNA molekula sa partikular na mga pagkakasunud-sunod ng base. Ayon sa kaugalian, ang mga pagkakasunud-sunod na ito ay nakuha nang direkta mula sa isang organismo gamit ang alinman sa maraming matatandang pamamaraan. Sa panahong ito, sa halip na pagkuha ng DNA mula sa isang organismo, ang mga siyentipiko ay karaniwang nag-synthesize lamang mula sa pangunahing A, T, C, G kemikal. Sa sandaling nakuha, ang pagkakasunud-sunod ay maaaring ipasok sa isang piraso ng bacterial DNA na tulad ng isang maliit na chromosome (isang plasmid) at, dahil ang bakterya ay magtagumpay ng mabilis, mas maraming gene kung kinakailangan ay maaaring gawin.
2. Sa sandaling mayroon ka ng gene, kailangan mong ilagay ito sa isang DNA strand na napapalibutan ng tamang nakapaligid na pagkakasunud-sunod ng DNA upang paganahin ang cell upang kilalanin ito at ipahayag ito. Sa pangunahin, nangangahulugan ito na kailangan mo ng isang maliit na pagkakasunud-sunod ng DNA na tinatawag na tagataguyod na nagpapabatid ng cell upang ipahayag ang gene.
3. Bilang karagdagan sa pangunahing gene na ipapasok, kadalasan ang isang pangalawang gene ay kinakailangan upang magbigay ng marker o pagpili. Ang pangalawang gene ay mahalagang tool na ginagamit upang makilala ang mga cell na naglalaman ng gene.
4. Sa wakas, ito ay kinakailangan upang magkaroon ng isang paraan ng paghahatid ng bagong DNA (hal., Tagataguyod, bagong gene, at marker ng seleksyon) sa mga selula ng organismo. Mayroong maraming mga paraan upang gawin ito. Para sa mga halaman, ang paborito ko ay ang diskarte ng gene gun na gumagamit ng isang binagong 22 rifle upang mabaril sa mga selula ng tinta ng DNA o ginto.

Sa mga selula ng hayop, mayroong isang bilang ng mga transfection reagent na amerikana o kumplikado ang DNA at pinagana ito upang makapasa sa mga lamad ng cell. Karaniwan din para sa DNA na ma-spliced ​​kasama ang binagong DNA na maaaring magamit bilang isang gene vector upang dalhin ang gene sa mga selula. Ang binagong DNA ng viral ay maaaring ipasok sa normal na viral proteins upang makagawa ng pseudovirus na maaaring makahawa sa mga selula at ipasok ang DNA na nagdadala ng gene, ngunit hindi magtiklop upang gumawa ng bagong virus.

Para sa maraming mga halaman, ang gene ay maaaring ilagay sa isang binagong variant ng carrier ng T-DNA ng bakterya ng Agrobacterium tumefaciens. May ilang iba pang mga diskarte pati na rin. Gayunpaman, sa karamihan, lamang ng isang maliit na bilang ng mga selula ay kinukuha ang pagpili ng gene sa pagpili ng mga ininhinyero na mga selulang isang kritikal na bahagi ng prosesong ito. Ito ang dahilan kung bakit ang isang seleksyon o marker gene ay karaniwang kinakailangan.

Ngunit, Paano Ka Gumawa ng Genetically Engineered Mouse o Tomato?

Ang isang GMO ay isang organismo na may milyun-milyong mga selula at ang pamamaraan sa itaas ay talagang naglalarawan lamang kung paano gene engineer ang nag-iisang selula. Gayunpaman, ang proseso upang bumuo ng isang buong organismo ay mahalagang nagsasangkot ng paggamit ng mga pamamaraan ng genetic engineering sa mga selula ng mikrobyo (ibig sabihin, tamud at itlog na selula). Sa sandaling ipinasok ang key gene, ang natitirang proseso ay karaniwang gumagamit ng mga pamamaraan ng genetic breeding upang makabuo ng mga halaman o hayop na naglalaman ng bagong gene sa lahat ng mga selula sa kanilang katawan. Ang genetic engineering ay talagang tapos na sa mga cell.

Ang biology ang ginagawa ng iba.