Bagaimana secara artifisial memodifikasi DNA organisme dalam sistem laboratorium?

Semua makhluk hidup memiliki serangkaian gen dalam DNA mereka yang menentukan karakteristik masing -masing individu. Dari warna rambut terrier Yorkshire hingga warna mata burung beo, ketinggian jerapah, atau rasa tangerine, semuanya ditentukan oleh gen.

Himpunan gen yang dimiliki setiap makhluk hidup dikenal sebagai genotipe, dan karakteristik yang dapat diamati yang dihasilkan gen ini pada individu dikenal sebagai mereka Fenotipe.

Berkali -kali, para ilmuwan tertarik untuk memodifikasi gen dalam DNA untuk mendapatkan fenotip tertentu. Dalam beberapa kasus, fenotip ini dapat menjadi resistensi tanaman terhadap wabah, atau ukuran dan rasa buah. Namun, dalam kasus lain modifikasi ini dapat berupaya menyembuhkan penyakit turun -temurun atau bahkan kanker.

Tetapi bagaimana para ilmuwan, ahli genetika, dan ahli biologi molekuler melakukannya untuk memodifikasi DNA secara artifisial untuk mencapai tujuan ini? Mereka melakukannya melalui teknik rekayasa genetika yang berbeda. Teknik -teknik ini memungkinkannya untuk memodifikasi kode genetik, atau memasukkan gen dan potongan bahan genetik lainnya dari satu individu ke individu lainnya.

Teknik yang paling banyak digunakan adalah:

• Mutasi yang diinduksi melalui radiasi dan oleh mutan kimia.
• Transformasi.
• Transfeksi.
• Transduksi.

Mutasi yang diinduksi

Mutasi adalah perubahan dalam urutan DNA normal. Ini dapat terjadi, dan, pada kenyataannya, mereka terjadi secara alami dengan mekanisme yang berbeda ketika sel dibagi atau direproduksi, yang merupakan salah satu kekuatan yang mendorong evolusi pada makhluk hidup.

Selain terjadi secara alami, para ilmuwan menemukan bertahun -tahun yang lalu bahwa mutasi dapat diinduksi di laboratorium. Ini dilakukan melalui agen mutagenik (generator mutasi) fisik dan kimia.

Mutasi yang diinduksi, seperti penduduk asli, terjadi sepenuhnya secara acak. Ini berarti bahwa kita tidak dapat mengontrol gen mana atau sel tertentu yang akan menderita mutasi, atau mutasi tertentu yang akan menderita.

Sebagai akibatnya, ketika ahli biologi ingin mengembangkan tanaman yang lebih tahan kekeringan untuk memerangi kelaparan dunia, misalnya, apa yang biasanya mereka lakukan adalah menginduksi mutasi pada jutaan dan jutaan sel tanaman itu, dengan harapan bahwa sel -sel ini mengandung yang diinginkan yang diinginkan mutasi. Kemudian, ketika mereka mendapatkannya, mereka mereproduksi sel itu sampai Anda mendapatkan tanaman yang lengkap.

Seperti disebutkan di atas, ada dua kelas utama mutagen, fisikawan dan ahli kimia.

Mutasi yang disebabkan oleh mutans fisik

Mutagen fisik yang paling banyak digunakan di laboratorium untuk menginduksi mutasi adalah radiasi pengion. Ini memiliki kemampuan untuk menghasilkan perubahan besar dalam DNA seperti:

• Penghapusan atau Penghapusan Potongan Lengkap DNA atau Potongan Kromosom.
• Investasi dari urutan.
• Translokasi di mana sepotong kromosom bergerak ke tempat lain yang berbeda dari posisi aslinya.

Mutasi yang diinduksi melalui mutans kimia

Mutan kimia adalah zat kimia yang bereaksi dengan DNA atau yang mengganggu replikasi mereka umumnya menghasilkan perubahan spesifik dalam urutan. Banyak zat karsinogenik seperti beberapa pengawet atau pewarna buatan adalah mutagen kimia.

Transformasi

Selain mutasi yang diinduksi, ahli bioteknologi dan insinyur genetika juga menggunakan teknik lain untuk memodifikasi DNA. Salah satu teknik ini adalah transformasi, yang terdiri dari proses di mana bakteri menyerap DNA bakteri lain melalui dinding selnya.

Transformasi ini tidak hanya digunakan oleh para ilmuwan untuk menghasilkan bakteri dengan karakteristik genetik khusus, tetapi juga salah satu cara sebagai bakteri yang tidak berbahaya atau bahkan menguntungkan seperti yang kita miliki di usus diubah menjadi bakteri patogen yang mampu sakit.

Transfeksi

Ketika proses transformasi yang dijelaskan di atas dilakukan pada hewan, maka itu disebut transfeksi. Dengan kata lain, transfeksi adalah cara ahli bioteknologi memperkenalkan DNA asing ke sel hewan seperti sel manusia.

Karena sel -sel hewan tidak memiliki kapasitas alami untuk menyerap DNA lingkungan luar, proses yang disebut elektroporasi biasanya dilakukan, yang menghasilkan pori -pori besar di membran sel di mana DNA dapat masuk.

Transduksi

Transformasi dan transfeksi bukanlah cara yang sangat efisien untuk memperkenalkan gen ke dalam sel karena DNA mudah rusak saat berada di luar sel. Untuk alasan ini, ketika Anda ingin mengubah kode suatu organisme, suatu sistem yang dibuat oleh alam biasanya digunakan untuk tujuan ini: virus.

Virus adalah kompleks molekul besar yang dibentuk oleh protein dan DNA atau RNA. Ada banyak jenis virus yang bertindak dengan cara yang berbeda, tetapi prinsipnya selalu sama: dengan menginfeksi sel, virus tersebut memperkenalkan DNA -nya untuk memaksa mesin sel untuk mereproduksi dan menerjemahkannya menjadi lebih banyak partikel virus.

Transduksi adalah proses modifikasi genetik yang memanfaatkan kekhasan virus ini, tetapi untuk memperkenalkan DNA yang diinginkan oleh para ilmuwan, alih -alih DNA virus.

Menggunakan teknik biologi molekuler yang berbeda, para ilmuwan mendapatkan cangkang virus dan memperkenalkan DNA yang ingin mereka sertakan dalam sel. Kemudian, mereka menginfeksi sel dengan "virus" yang dimodifikasi ini.

Vaksin Melawan Coronavirus: Contoh Modifikasi Genetik dengan Transduksi

Mungkin tampak aneh untuk berpikir bahwa jutaan orang telah menerima terapi genetik baru -baru ini, tetapi ini benar dalam beberapa hal. Ini karena beberapa vaksin yang diterapkan dan yang terus diterapkan untuk memerangi penyakit yang dihasilkan oleh Coronavirus SARS-COV-2, COVID-19, menggunakan prinsip transduksi untuk memodifikasi sel pasien secara genetis pasien.

Contohnya adalah vaksin vektor virus seperti Vaksin Janssen, oleh Johnson dan Johnson, dan Chadox1 yang dikembangkan antara Universitas Oxford dan Perusahaan AstraZeneca di Inggris. Vaksin ini diproduksi menggunakan cangkang virus simpanse di mana gen yang diproduksi oleh puyas mahkota coronavirus diperkenalkan.

Referensi

1. Asosiasi Pediatrik Spanyol. (2020, 14 Desember). Vaksin Vektor Virus: Chadox1 dari University of Oxford dan AstraZeneca. Dipulihkan dari https: // vaccunasaep.Org/profesional/berita/covid-vacunas-victor-viral-chadox1-oxford-astrazeneca
2. Asosiasi Energi Atom Internasional, IAEA. (S. F.). Induksi mutasi pada tanaman | Oiea. Dipulihkan dari https: // www.Iaea.org/es/topik/induksi mutasi
3. Medlineplus. (2021, 15 Juli). Vaksin Covid-19, Vektor Virus (Janssen [Johnson dan Johnson]): Obat-obatan Medlineplus. Pulih dari https: // medlineplus.GOV/Spanyol/Druginfo/Meds/A621007-EES.Html
4. Novak, f. J., & Brunner, h. (1992). Phytotechnics: Teknologi mutasi yang diinduksi untuk perbaikan tanaman. OIEA Bulletin, 25-33. Dipulihkan dari https: // www.Iaea.org/situs/default/file/34405682533_es.Pdf