Kluczowa różnica – inżynieria genetyczna a technologia rekombinacji DNA
Materiały genetyczne organizmów można zmieniać za pomocą technik inżynierii genetycznej lub technologii rekombinacji DNA. Technologia rekombinacji DNA to proces stosowany do tworzenia rekombinowanej cząsteczki DNA, która przenosi interesujące DNA i wektor DNA, podczas gdy inżynieria genetyczna jest szerokim terminem używanym do opisania procesów związanych z manipulacją genetyczną strukturą organizmu. Jest to kluczowa różnica między inżynierią genetyczną a technologią rekombinacji DNA.
Co to jest inżynieria genetyczna?
Inżynieria genetyczna jest szerokim terminem używanym w odniesieniu do zestawu technik zaangażowanych w manipulację genetycznym składem organizmu. Inżynieria genetyczna odbywa się w warunkach in vitro (poza żywym organizmem, w kontrolowanym środowisku).
Geny są kodowane dla białek i innych prekursorów białek, które są niezbędne do wzrostu i rozwoju. Kiedy naukowcy chcą zbadać układ genów, ekspresję, regulację genów itp., wprowadzają ten konkretny gen do bakterii gospodarza, która jest zdolna do replikacji wstawionego genu i tworzenia wielu kopii pożądanego genu przy użyciu technologii rekombinacji DNA. Polega na wycięciu określonych fragmentów DNA, wprowadzeniu ich do innego organizmu i ekspresji w stransformowanym organizmie. Skład genetyczny organizmu zmienia się po wprowadzeniu obcego DNA. Dlatego nazywa się to inżynierią genetyczną (manipulacja genetyczna przy użyciu zaawansowanych technik). Kiedy manipuluje się genetycznym składem organizmu, zmienia się charakterystyka organizmu. Właściwości mogą być ulepszane lub modyfikowane w celu uzyskania pożądanych zmian w organizmach.
Istnieje kilka głównych etapów inżynierii genetycznej. Są to mianowicie cięcie i oczyszczanie DNA, wytwarzanie rekombinowanego DNA (rekombinowany wektor), transformacja rekombinowanego DNA do organizmu gospodarza, namnażanie gospodarza (klonowanie) i przeszukiwanie pod kątem transformowanych komórek (prawidłowe fenotypy).
Inżynieria genetyczna ma zastosowanie do szerokiej gamy organizmów, w tym roślin, zwierząt i mikroorganizmów. Na przykład, rośliny transgeniczne można wytwarzać przez wprowadzenie przydatnych cech, takich jak odporność na herbicydy, tolerancja na suszę, wysoka wartość odżywcza, szybki wzrost, odporność na owady, tolerancja na zanurzenie itp., przy użyciu inżynierii genetycznej roślin. Słowo transgeniczny odnosi się do organizmów zmodyfikowanych genetycznie. Produkcja roślin transgenicznych o ulepszonych właściwościach jest teraz możliwa dzięki inżynierii genetycznej. Zwierzęta transgeniczne można również wytwarzać do produkcji farmaceutyków dla ludzi, jak pokazano na rysunku 01.
Rysunek_1: Zwierzęta poddane inżynierii genetycznej
Inżynieria genetyczna ma szerokie zastosowanie w biotechnologii, w dziedzinie medycyny, badań naukowych, rolnictwa i przemysłu. W medycynie inżynieria genetyczna angażuje się w terapię genową i produkcję ludzkich hormonów wzrostu, insuliny, różnych leków, szczepionek syntetycznych, ludzkich albumin, przeciwciał monoklonalnych itp. W rolnictwie rośliny modyfikowane genetycznie, takie jak soja, kukurydza, bawełna i inne pewne cenne cechy uzyskuje się za pomocą inżynierii genetycznej. W przemyśle inżynieria genetyczna jest szeroko stosowana do wytwarzania rekombinowanych mikroorganizmów, które są zdolne do wytwarzania ekonomicznie użytecznych produktów, zwłaszcza białek i enzymów. Kontrola zanieczyszczenia środowiska (bioremediacja), odzyskiwanie metali (biominowanie), produkcja polimerów syntetycznych itp.są również wykonalne w branżach wykorzystujących mikroorganizmy modyfikowane genetycznie. W badaniach inżynieria genetyczna jest wykorzystywana do tworzenia zwierzęcych modeli niektórych chorób człowieka. Genetycznie zmodyfikowane myszy są najpopularniejszym modelem zwierzęcym używanym przez naukowców do badania i znajdowania terapii na raka, otyłość, choroby serca, cukrzycę, zapalenie stawów, nadużywanie substancji, lęk, starzenie się, chorobę Parkinsona itp.
Co to jest technologia rekombinacji DNA?
Technologia rekombinacji DNA to technologia zaangażowana w przygotowanie rekombinowanej cząsteczki DNA, która zawiera DNA dwóch różnych gatunków (wektorowego i obcego DNA) i klonowanie. Jest to realizowane przez enzymy restrykcyjne i enzym ligazę DNA. Endonukleazy restrykcyjne to enzymy tnące DNA, które pomagają w oddzieleniu zainteresowanych fragmentów DNA z organizmu i otwarciu wektorów, głównie plazmidów. Ligaza DNA to enzym, który ułatwia łączenie oddzielonego fragmentu DNA z otwartym wektorem w celu utworzenia zrekombinowanego DNA. Wytwarzanie rekombinowanego DNA (wektora składającego się z obcego DNA) zależy głównie od użytego wektora. Wybrany wektor powinien być zdolny do samoreplikacji z dowolnym kowalencyjnie przyłączonym do niego segmentem DNA w odpowiedniej komórce gospodarza. Powinien również zawierać odpowiednie miejsca klonowania i markery selekcyjne do badań przesiewowych. W technologii rekombinacji DNA powszechnie stosowanymi wektorami są plazmidy bakterii i bakteriofagi (wirusy infekujące bakterie).
Figura_02: Synteza zrekombinowanego DNA
Rekombinowany DNA jest produkowany w celu tworzenia nowych białek, badania struktur i funkcji genów, manipulowania właściwościami białek, zbierania dużych ilości białek itp. Dlatego zsyntetyzowany zrekombinowany DNA musi być replikowany i wyrażany wewnątrz gospodarza. Technologia rekombinacji DNA obejmuje więc cały proces zachodzący w inżynierii genetycznej, począwszy od etapu wyizolowania specyficznego DNA, aż po przesiewanie transformowanych komórek składający się z wprowadzonej cechy. Dlatego technologię rekombinacji DNA i inżynierię genetyczną można uznać za dwa powiązane ze sobą procesy mające jeden główny cel z podobnymi etapami: izolacja interesującej wstawki DNA, wybór odpowiedniego wektora, wprowadzenie wstawki DNA (obcego DNA) do wektora w celu utworzenia rekombinowanej cząsteczki DNA, wprowadzenie rekombinowanej cząsteczki DNA do odpowiedniego gospodarza i selekcja transformowanych komórek gospodarza.
Jaka jest różnica między inżynierią genetyczną a technologią rekombinacji DNA?
Inżynieria genetyczna a technologia rekombinacji DNA |
|
| Inżynieria genetyczna to szerokie pojęcie, które odnosi się do procesu używanego do manipulowania genetyczną strukturą organizmu. | Technologia rekombinacji DNA to technika wykorzystywana do tworzenia rekombinowanej cząsteczki DNA zawierającej DNA dwóch różnych gatunków. |
| Synteza rekombinowanego DNA | |
| Wytwarzany jest rekombinowany DNA | Wytwarzana jest rekombinowana cząsteczka DNA. |
Podsumowanie – Inżynieria genetyczna a technologia rekombinacji DNA
Inżynieria genetyczna to dziedzina biologii molekularnej, która zajmuje się manipulacją materiałem genetycznym (DNA) organizmu w celu uzyskania cennych cech. Technologia rekombinacji DNA to techniki stosowane do wytwarzania rekombinowanego DNA. Podczas obu procesów zachodzi manipulacja materiałem genetycznym organizmu. Chociaż istnieje różnica między inżynierią genetyczną a technologią rekombinacji DNA, są one ze sobą powiązane i inżynieria genetyczna byłaby niemożliwa bez zastosowania technologii rekombinacji DNA.
