GMOs là gì và chúng xuất phát như thế nào?

GMO là gì?

GMO là viết tắt của "sinh vật biến đổi gen". Sự biến đổi về mặt di truyền đã diễn ra hàng thập kỷ và là cách hiệu quả nhất và nhanh nhất để tạo ra một loại thực vật hoặc động vật có đặc điểm đặc trưng. Nó cho phép những thay đổi chính xác cụ thể đối với trình tự DNA. Bởi vì DNA chủ yếu bao gồm các kế hoạch chi tiết cho toàn bộ cơ thể, thay đổi đối với sự thay đổi DNA các chức năng mà cơ thể có khả năng.

Không có cách nào khác để làm điều này ngoại trừ việc sử dụng các kỹ thuật được phát triển trong 40 năm qua để trực tiếp thao tác DNA.

Làm thế nào để bạn biến đổi di truyền một sinh vật? Trên thực tế, đây là một câu hỏi khá rộng. Một sinh vật có thể là thực vật, động vật, nấm hoặc vi khuẩn và tất cả chúng có thể được và đã được thiết kế di truyền trong gần 40 năm. Các vi sinh vật biến đổi gen đầu tiên là vi khuẩn vào đầu những năm 1970. Kể từ đó, vi khuẩn biến đổi gen đã trở thành công cụ hàng trăm hàng nghìn phòng thí nghiệm thực hiện việc điều chỉnh di truyền trên cả thực vật và động vật. Hầu hết các gien và thay đổi gen cơ bản được thiết kế và chuẩn bị bằng cách sử dụng vi khuẩn, chủ yếu là một số biến thể của E. coli, sau đó chuyển sang các sinh vật đích.

Cách tiếp cận tổng quát để biến đổi gen cây trồng, vật nuôi hoặc các vi khuẩn có khái niệm khá giống nhau. Tuy nhiên, có một số khác biệt trong kỹ thuật cụ thể do sự khác biệt chung giữa tế bào thực vật và động vật.

Ví dụ, các tế bào thực vật có thành tế bào và tế bào động vật thì không.

Nguyên nhân thay đổi di truyền của cây cối và động vật

Động vật biến đổi gen chủ yếu được làm cho mục đích nghiên cứu, thường là các mô hình hệ thống sinh học dùng để phát triển ma túy. Có một số loài động vật biến đổi gien đã được phát triển cho các mục đích thương mại khác, chẳng hạn như cá huỳnh quang như vật nuôi, và muỗi GM để giúp kiểm soát muỗi mang bệnh.

Tuy nhiên, đây là những ứng dụng tương đối hạn chế bên ngoài nghiên cứu sinh học cơ bản. Cho đến nay, không có động vật GM đã được chấp thuận làm nguồn thức ăn. Tuy nhiên, ngay sau đó, có thể thay đổi với cá hồi AquaAdvantage đang tiến tới quá trình phê duyệt.

Với cây cối, tuy nhiên, tình hình lại khác. Mặc dù rất nhiều cây đã được sửa đổi để nghiên cứu, mục tiêu của việc sửa đổi di truyền cây trồng nhất là tạo ra một dòng cây trồng có lợi cho mục đích thương mại hoặc xã hội. Ví dụ, sản lượng có thể tăng lên nếu thực vật được thiết kế với khả năng chống chịu tốt hơn đối với một loại sâu bệnh gây bệnh như Papaya cầu vồng, hoặc khả năng phát triển trong vùng không khắc nghiệt, có lẽ lạnh hơn. Trái cây chín lâu hơn, chẳng hạn như Cà chua Mùa Hè Endless, cung cấp thêm thời gian cho thời gian bảo quản sau khi thu hoạch để sử dụng. Ngoài ra, những đặc điểm làm tăng giá trị dinh dưỡng, chẳng hạn như Gạo Vàng được thiết kế để giàu vitamin A, hoặc các tiện ích của trái cây, chẳng hạn như Táo non Bắc cực Bắc Băng Dương cũng đã được thực hiện.

Về cơ bản, bất kỳ tính trạng nào có thể được thể hiện bằng việc bổ sung hoặc ức chế một gen cụ thể, có thể được giới thiệu. Các tính trạng đòi hỏi nhiều gen cũng có thể được quản lý, nhưng điều này đòi hỏi một quá trình phức tạp hơn mà chưa đạt được với cây trồng thương mại.

Gene là gì?

Trước khi giải thích làm thế nào gen mới được đưa vào sinh vật, điều quan trọng là phải hiểu gen là gì. Như nhiều người biết, các gen được tạo thành từ DNA, một phần gồm bốn cơ sở thường được ghi nhận đơn giản là A, T, C, G. Thứ tự tuyến tính của các bazơ này theo một dãy xuống dải DNA của một gen có thể được nghĩ là một mã cho một protein cụ thể, giống như các chữ cái trong một dòng mã văn bản cho một câu.

Protein là các phân tử sinh học lớn được làm từ các axit amin được liên kết với nhau trong các kết hợp khác nhau. Khi sự kết hợp đúng của các axit amin được liên kết với nhau, chuỗi axit amin nắn lại thành một protein với một hình dạng đặc biệt và các tính chất hóa học phù hợp với nhau để cho phép nó thực hiện một chức năng hoặc phản ứng đặc biệt. Sinh vật được tạo thành từ protein. Một số protein là các enzyme xúc tác phản ứng hóa học; một số khác vận chuyển vật liệu vào trong tế bào và một số hoạt động như là thiết bị kích hoạt kích hoạt hoặc khử hoạt tính các protein khác hoặc các dãy protein.

Vì vậy, khi một gen mới được giới thiệu, nó sẽ cho phép các tế bào trình tự mã để cho phép nó để tạo ra một protein mới.

Các tế bào tổ chức các gen của họ như thế nào?

Ở thực vật và tế bào động vật, hầu hết DNA đều được sắp xếp theo một số sợi dài đúc thành các nhiễm sắc thể. Các gen thực sự chỉ là các phần nhỏ của dãy DNA dài tạo thành một nhiễm sắc thể. Mỗi lần tế bào tái tạo, tất cả các nhiễm sắc thể được nhân rộng lần đầu tiên. Đây là tập hợp các hướng dẫn trung tâm cho tế bào, và mỗi tế bào con được lấy một bản sao. Vì vậy, để giới thiệu một gen mới cho phép tế bào tạo ra một protein mới trao đổi một đặc tính đặc biệt, người ta chỉ cần chèn một chút DNA vào một trong những sợi nhiễm sắc thể dài. Sau khi chèn vào, DNA sẽ được chuyển tới bất kỳ tế bào con gái nào khi chúng tái tạo tế bào giống như tất cả các gen khác.

Trong thực tế, một số loại ADN nhất định có thể được duy trì trong các tế bào tách biệt với nhiễm sắc thể và các gen có thể được đưa ra sử dụng các cấu trúc này để chúng không tích hợp vào DNA nhiễm sắc thể. Tuy nhiên, với cách tiếp cận này, vì ADN nhiễm sắc thể của tế bào bị thay đổi thường không được duy trì trong tất cả các tế bào sau nhiều lần nhân bản. Đối với việc sửa đổi di truyền lâu dài và thừa kế, chẳng hạn như những quy trình được sử dụng cho kỹ thuật trồng trọt, việc sử dụng các sửa đổi về nhiễm sắc thể.

Làm thế nào là một gen mới được chèn vào?

Kỹ thuật di truyền chỉ đơn giản đề cập đến chèn một dãy cơ sở DNA mới (thường là một gen toàn bộ) vào ADN nhiễm sắc thể của cơ thể. Điều này có vẻ đơn giản về mặt khái niệm, nhưng về mặt kỹ thuật, nó phức tạp hơn một chút. Có nhiều chi tiết kỹ thuật liên quan đến việc nhận đúng trình tự ADN với các tín hiệu đúng vào nhiễm sắc thể trong ngữ cảnh đúng cho phép tế bào nhận ra nó là một gen và sử dụng nó để tạo ra một protein mới.

Có bốn yếu tố chính phổ biến đối với hầu hết các quy trình di truyền:

Trước tiên, bạn cần một gen. Điều này có nghĩa là bạn cần phân tử DNA vật lý với các dãy cơ bản đặc biệt. Theo truyền thống, những trình tự này thu được trực tiếp từ một sinh vật bằng cách sử dụng bất kỳ một vài kỹ thuật tốn kém. Ngày nay, thay vì chiết xuất DNA từ một sinh vật, các nhà khoa học thường chỉ tổng hợp từ hóa chất cơ bản A, T, C, G. Một khi đã thu được, trình tự có thể được chèn vào một mẩu DNA của vi khuẩn giống như một nhiễm sắc thể nhỏ (một plasmid) và, vì vi khuẩn nhân bản nhanh chóng, vì có thể tạo ra nhiều gen khi cần thiết.

1. Một khi bạn đã có gen, bạn cần đặt nó vào một dải DNA bao quanh bởi chuỗi DNA bên phải để cho phép tế bào nhận ra nó và thể hiện nó. Về cơ bản, điều này có nghĩa là bạn cần một trình tự ADN nhỏ gọi là promoter báo hiệu tế bào biểu hiện gen.
2. Ngoài các gen chính được chèn vào, thường là một gen thứ hai là cần thiết để cung cấp một điểm đánh dấu hoặc lựa chọn. Gen thứ hai này về cơ bản là một công cụ được sử dụng để xác định các tế bào có chứa gen.
3. Cuối cùng, cần phải có một phương pháp phân phát DNA mới (ví dụ promoter, gen mới và marker lựa chọn) vào các tế bào của cơ thể. Có một số cách để làm điều này. Đối với thực vật, cách tôi ưa thích là phương pháp tiếp cận sử dụng súng có sử dụng súng trường cải tiến 22 để bắn các hạt vonfram hoặc vàng có chứa DNA vào các tế bào.
4. Với các tế bào động vật, có một số chất khử trùng truyền hoặc phủ ADN và cho phép nó đi qua màng tế bào. Nó cũng phổ biến đối với DNA được nối với ADN virus biến đổi có thể được sử dụng như một gien gen để mang gen vào các tế bào. DNA virus biến đổi có thể được đóng gói với các protein virus bình thường để tạo ra một pseudovirus có thể lây nhiễm vào các tế bào và chèn DNA mang gen nhưng không tái tạo để tạo ra virut mới.

Đối với nhiều cây dicot, gen có thể được đặt trong một biến thể biến đổi của chất mang T-DNA của vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Cũng có một số cách tiếp cận khác. Tuy nhiên, với hầu hết, chỉ có một số lượng nhỏ các tế bào lấy gen làm cho việc lựa chọn các tế bào được thiết kế là một phần quan trọng của quá trình này. Đây là lý do tại sao một gen lựa chọn hoặc marker thường cần thiết.

Nhưng, Bạn Làm thế nào Bạn Tạo một Chuột Có Kỹ thuật Di truyền hoặc Cà chua?

GMO là một sinh vật với hàng triệu tế bào và kỹ thuật trên chỉ thực sự mô tả cách di truyền các tế bào đơn. Tuy nhiên, quá trình tạo ra toàn bộ cơ thể chủ yếu liên quan đến việc sử dụng những kỹ thuật di truyền này vào tế bào mầm (tức là tinh trùng và tế bào trứng). Một khi gen then chốt được chèn vào, phần còn lại của quá trình cơ bản sử dụng các kỹ thuật nhân giống di truyền để tạo ra thực vật hoặc động vật có chứa các gen mới trong tất cả các tế bào trong cơ thể của họ. Kỹ thuật di truyền thực sự chỉ được thực hiện cho các tế bào. Sinh học làm phần còn lại.