Biogenetikhistoria, vad den studerar, grundläggande begrepp

1224
David Holt
Biogenetikhistoria, vad den studerar, grundläggande begrepp

De biogenetik det är det kombinerade fältet för biologi och genetik. Det involverar studier av alla fenomen som påverkar levande varelser, analyserade ur båda perspektiv, och hur man närmar sig detta fenomen.

Uttrycket biogenetik har också använts för att definiera modifiering av levande varelser från vissa "mål" -organismer. Den gren av kunskap som fokuserar, omfattar eller gör det möjligt att uppnå de mål som är associerade med de två tidigare definitionerna kallas också genteknik..

Jordbakterien Agrobacterium tumefaciens tillåter oss att överföra vilken klonad gen som helst till vilken växt som helst som vi vill ändra. Det är det viktigaste sättet att förbättra växter genom rekombinant DNA-teknik. Dessa bladstycken som modifierats av bakterierna gör det möjligt att regenerera en komplett, normal och förbättrad transgen växt (Källa: Seb951 på sv.wikipedia / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ ) via Wikimedia Commons)

I vetenskapens värld är emellertid användningen av ordet biogenetik (a) som adjektiv mer utbredd än biogenetik som namnet på en separat vetenskap. Genom att vilja använda ett sådant substantiv (biogenetik) nämns troligen faktiskt genteknik.

Tvärtom hänvisar det biogenetiska adjektivet (a) snarare till allt relaterat till biogenes (biologiskt ursprung) av någon molekyl, struktur, vävnad, organ eller biologisk enhet.

Genteknik sammanför uppsättningen metoder, strategier, tekniker och praktiska tillämpningar som är nödvändiga för att modifiera ett levande varelse på ett avsiktligt och planerat sätt.

Därför följer den den biologiska kunskapen hos individen som är målet för modifieringen (den som ska modifieras) och det upplevda behovet av en sådan förändring. Det vill säga det är vetenskapen som är dedikerad till studien om hur man förändrar individernas gener och genom..

Artikelindex

  • 1 Historia
  • 2 Vad studerar biogenetik? Applikationer
    • 2.1 Modifiering av gener
    • 2.2 Förbättring av organismer
    • 2.3 Korrigering av mutationer
  • 3 Grundläggande begrepp inom biogenetik
    • 3.1 Molekylär kloning
    • 3.2 PCR-förstärkning
    • 3.3 Sekvensering och redigering
  • 4 Referenser

Berättelse

Tömning av arter, forskningskorsningar (som initierats av Mendel) och förbättring av växter genom konventionell korsning är inte biogenetiska, det vill säga de är inte fall av genteknik. Man använder konstgjord selektion och kontrollerad befruktning för att få något utan att veta hur eller varför.

Biogenetik, å andra sidan, föddes när vi kunde ta ett specifikt DNA från en organism, klona det och sprida det och / eller uttrycka det i en annan. Med andra ord föddes biogenetik tack vare rekombinant DNA-teknik i början av sjuttiotalet (1970).

Aktiviteten som definierar denna kunskapsgren är "molekylär kloning". När vi väl hade restriktionsenzymer (molekylära saxar) och DNA-ligaser (lim) kunde vi klippa och klistra in när det passade oss..

Upptäckten av DNA-strukturen var en av 1900-talets viktigaste upptäckter

Så här kunde vi bygga om de novo en fristående DNA-molekyl (som endast kan replikera i en cell), såsom en plasmid. Sedan kunde vi klippa ut en humanspecifik gen med känd funktion och klistra in den i en expressionsplasmid..

Genom att införa den i bakterier kunde vi senare producera humana proteiner i bakterier för vår användning och konsumtion. Det är till exempel hur vi producerade rekombinant humant insulin.

För närvarande kan vi göra genteknik (biogenetik) inte bara av bakterier utan även av svampar, växter och djur: dessa är de så kallade "genetiskt modifierade organismerna" (GMO).

Inom denna grupp av organismer har vi den så kallade transgena, som är ingen annan än GMO som har modifierats genom integration av gener från andra arter.

Vad studerar biogenetik? Applikationer

Genmodifiering

Biogenetik studerar hur man ändrar genen eller genomet hos organismer som är inriktade på genetisk manipulation. Å andra sidan kan biogenetik närma sig vilken biologisk process som helst och avgöra hur modifieringen av en organism kan leda till att problemet löses..

Till exempel, genom teknikerna som används i biogenetik, kan forskaren fastställa funktionen hos en gen eller grupp av gener. Det kan också producera en viss biomolekyl i en annan organism, eller till och med en komplex speciell biokemisk väg.

Förbättring av organism

Genom biogenetik kan organismer förbättras så att de kan motstå angrepp av patogener och de sjukdomar de orsakar.

Levande organismer kan också modifieras för att klara miljöstress orsakad av vattenbrist, markförorening etc. Vissa växter har förbättrats biogenetiskt för att göra dem resistenta mot skadedjur och vissa djur också för att få dem att växa snabbare.

Rekombinanta bakterier kan producera ett brett utbud av olika föreningar som är användbara inom bland annat livsmedels- och dryckes-, läkemedels-, djur- och växthälsosektorerna..

Mutationskorrigering

Slutligen, med nuvarande genomredigeringsmetoder, har vi förmågan att korrigera mutationer och därmed förhindra utvecklingen av genetiskt baserade sjukdomar, öka uttrycket av en gen och modifiera genotyperna (och därmed fenotyperna) av praktiskt taget vilken organism som helst..

Grundläggande begrepp inom biogenetik

Molekylär kloning

Molekylär kloning är den massiva spridningen av en distinkt DNA-region isolerad från dess genomiska miljö. Detta fragment klonas (klistras in) i en klonings- och / eller expressionsvektor.

För att uppnå detta används restriktionsenzymer som exakt skär nukleotider och ligaser som binder DNA: n som man vill limma..

I nästan alla fall utförs de grundläggande stegen för molekylär kloning i bakterier. I dessa förökas det klonade DNA och den rekombinanta DNA-molekylen produceras, som sedan kan överföras till andra mer komplexa organismer. Inom biogenetik kan virus också användas som medel för olika ändamål..

PCR-förstärkning

Ett viktigt framsteg i den massiva produktionen av specifika DNA-molekyler var implementeringen av amplifiering genom polymeraskedjereaktionen (PCR). Polymeraskedjereaktion).

Detta är en massiv DNA-syntesteknik in vitro. Här, genom användning av en termisk cykler, gör en liten DNA-molekyl, säg som en 1500 nukleotidgen, det möjligt att producera 235 kopior av den på mycket få timmar.

Termisk cykler: den enkla maskinen som tillåter att DNA förstärks på några timmar (Källa: Samsara, via Wikimedia Commons)

En termisk cykler möjliggör automatiserade slingor av de tre viktiga temperaturerna i alla PCR-DNA-amplifieringsprotokoll. Dessa är de av:

  • denaturering (DNA-öppning)
  • ringning (möta målgenen) och
  • syntes (polymerisation)

DNA-amplifiering med PCR är en oumbärlig biogenetisk teknik inom alla områden av modern biologi och medicin..

Sekvensering och redigering

DNA-sekvensering sammanför en mängd tekniker som gör att vi med viss noggrannhet kan veta i vilken ordning nukleotiderna finns i en viss DNA-molekyl. Detta gör att vi kan "läsa" informationen som den är kodad i vårt genom..

Slutligen har DNA-redigeringsmetoder nyligen genomförts som möjliggör förändring av den "biologiska texten" i arvsmolekylen..

På detta sätt kan vi inte bara "läsa" DNA genom gen- och genomsekvensering, utan vi kan också korrigera texten eller ändra den för att berätta en annan historia..

Det vill säga genom biogenetik (mer lämpligt genteknik) kan vi klona gener, öka dem genom PCR-förstärkning, läsa dem genom sekvensering och ändra texten genom redigering..

Referenser

  1. Alberts B et al. (2017) Molecular Biology of the Cell, 6: e upplagan. Garland Science, New York City. 1464 s.
  2. Green MR, Sambrook J (2012) Molekylär kloning: laboratoriehandbok, Fjärde upplagan. Tre volymuppsättningar. Cold Spring Harbor, USA. 2028 s.
  3. Pepper MS (2019) Specialutgåva av SAMJ tillägnad cell- och genterapi. S Afr Med J. 109 (8b): 12719.
  4. Salsman J, Dellaire G (2017) Precisionsgenomredigering i CRISPR-eran. Biochem Cell Biol. 95 (2): 187-201.
  5. Singh RR (2020) Nästa generations sekvensering vid högkänslig detektion av mutationer i tumörer: utmaningar, framsteg och applikationer. J Mol Diagn. S1525-1578 (20) 30330-5.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.