• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Transformacja genetyczna

    Przeczytaj także...
    Chlorek wapnia, CaCl2 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków, sól kwasu solnego i wapnia. Jest substancją silnie higroskopijną.Węglik krzemu (karborund) - materiał ceramiczny z grupy węglików o ogólnym wzorze SiC. Występuje w naturze jako niezwykle rzadki minerał moissanit. Istnieją jego dwie odmiany krystaliczne α i β.
    Protoplast – aktywna metabolicznie część komórki bakterii, grzyba lub rośliny czyli część komórki bez ściany komórkowej. Protoplasty sztucznie uzyskiwane w wyniku trawienia ściany komórkowej enzymami mają kształt kulisty lub zbliżony i pozostają zdolne do życia i stanowią ważny obiekt badań cytologicznych. Protoplasty są zdolne do regeneracji ściany komórkowej i fuzji, przy czym są w stanie tworzyć mieszańce somatyczne między gatunkami niespokrewnionymi (np. protoplast marchwi zwyczajnej z limfocytem ludzkim).

    Transformacja genetyczna, (transgeneza, transgenizacja) – wprowadzenie do komórki obcego materiału genetycznego (DNA), zwłaszcza niewielkiej jego porcji obejmującej jeden do kilku genów. Zmodyfikowana w ten sposób komórka, a także (w przypadku organizmów wielokomórkowych) zregenerowany z niej organizm, to tak zwany „transformant”.

    Gen (gr. γένος – ród, pochodzenie) – podstawowa jednostka dziedziczności determinująca powstanie jednej cząsteczki białka lub kwasu rybonukleinowego zapisana w sekwencji nukleotydów kwasu deoksyrybonukleinowego.Organizmy modyfikowane genetycznie w skrócie GMO (ang. Genetically Modified Organisms) – organizmy, których genom został zmieniony metodami inżynierii genetycznej w celu uzyskania nowych cech fizjologicznych (lub zmiany istniejących). Pierwsze GMO zostało stworzone w 1973 roku, a pierwsze próby polowe miały miejsce w 1986 roku i dotyczyły tytoniu. Pierwsze komercyjne GMO zaczęto sprzedawać w USA – w pomidorach FlavrSavr zmniejszono aktywność genu odpowiadającego za proces dojrzewania i mięknięcia pomidora.

    Gen wprowadzony na zasadzie transformacji do komórki biorczej ma ogólną nazwę „transgen”. Transformant i jego potomstwo dziedziczące transgeny nazywa się „organizmami transgenicznymi” albo, zgodnie z przyjętym obyczajem, choć nie całkiem z logiką, „organizmami zmodyfikowanymi genetycznie”. Otrzymywanie transformantów, czyli transformacja genetyczna, jest istotą inżynierii genetycznej.

    Genom – materiał genetyczny zawarty w podstawowym (haploidalnym) zespole chromosomów. Termin mylony jest z genotypem, czyli całością informacji genetycznej zawartej w chromosomach organizmu.Gatunek (łac. species, skrót sp.) – termin stosowany w biologii w różnych znaczeniach, zależnie od kontekstu, w jakim występuje. Najczęściej pod pojęciem gatunku rozumie się:

    Zwykle terminów tych nie używa się do omawiania przeniesienia do komórki całego genomu innej komórki albo jego dużych fragmentów (np. kilku chromosomów). Takie modyfikacje o znacznie większym zakresie są domeną inżynierii komórkowej, hodowli rekombinacyjnej i inżynierii chromosomowej.

    Biologia molekularna – nauka podstawowa zajmująca się biologią na poziomie molekularnym. Bada, w jaki sposób funkcjonowanie organizmów żywych uwarunkowane jest właściwościami budujących je cząsteczek, a zwłaszcza biopolimerów, jakimi są kwasy nukleinowe i białka. Zazębia się ona z takimi dziedzinami wiedzy jak genetyka, biochemia, biofizyka czy cytologia.Chromosom – forma organizacji materiału genetycznego wewnątrz komórki. Nazwa pochodzi z greki, gdzie χρῶμα (chroma, kolor) i σῶμα (soma, ciało). Chromosomy rozróżniano poprzez wybarwienie. Pierwszy raz terminu tego użył Heinrich Wilhelm Waldeyer w roku 1888.

    Wszystkie powyższe techniki – a także kilka innych, na przykład indukowana mutageneza – pozwalają na modyfikowanie genomów, ale przyjęło się nazywać organizmami zmodyfikowanymi genetycznie tylko te, które zostały otrzymane metodami inżynierii genetycznej. Dużo rzadziej nazywa się w ten sposób także te, które są efektem sztucznie wywołanego łączenia się (fuzjonowania) komórek, czyli inżynierii komórkowej. Granica między inżynierią genetyczną a inżynierią komórkową zaciera się stopniowo, w miarę jak możliwe staje się stosowanie do transformacji coraz większych fragmentów DNA.

    Wektor genetyczny – wykorzystywana powszechnie w inżynierii genetycznej, niewielka cząsteczka DNA (taka jak plazmid czy DNA wirusów), służąca wprowadzeniu żądanej sekwencji DNA do komórki. Stosując odpowiednie wektory można spowodować wydajną ekspresję genów w nich zawartych (wektory ekspresyjne) lub integrację sekwencji przenoszonej na wektorze do genomu biorcy (np. wektory retrowirusowe), jak również przeprowadzić klonowanie genu (wektor klonujący). Takie wektory służą do wprowadzania obcego DNA do komórek i utrzymywania go w kolejnych podziałach komórkowych. Istnieją także wektory bifunkcjonalne (wahadłowe), które mogą egzystować w co najmniej dwóch odmiennych organizmach (np: w drożdżach i bakteriach).Liposomy, pęcherzyki fosfolipidowe - struktury powstające samoistnie z fosfolipidów. Mają postać pęcherzyków (o wielkości 0,01-1 μm) wypełnionych wodą (lub wodnym roztworem), a otoczonych podwójną warstwą lipidową o grubości ok. 5 nm. Otoczka liposomów jest zbudowana analogicznie do błon biologicznych. Liposomy występują w organizmach żywych, np. we krwi oraz są produkowane przemysłowo.

    Różnice między inżynierią genetyczną a innymi metodami modyfikowania genomów organizmów dotyczą metod i skutków.

    Ze względu na niewielki zakres modyfikacji skutki transformacji genetycznej wydają się znacznie lepiej przewidywalne niż wszelkich innych modyfikacji genomów. Z drugiej strony, ze względu na fakt, że inżynieria genetyczna jest dziedziną bardzo młodą i człowiek ma w przeprowadzaniu transformacji genetycznej mniej doświadczenia niż w pozostałych metodach doskonalenia organizmów, transformacja genetyczna budzi szczególnie dużo społecznych obaw. Wątpliwości rodzą się też z faktu, że przy wykorzystaniu transformacji genetycznej można wprowadzić do organizmu biorcy DNA dowolnego innego organizmu. Wydaje się więc, że ta technika obala istniejące od zawsze bariery genetyczne pomiędzy różnymi gatunkami, a nawet królestwami.

    Transgen - gen lub materiał genetyczny przeniesiony z komórek jednego organizmu do innego (także z wirusów) drogą naturalną lub metodami inżynierii genetycznej. Bardziej precyzyjnie termin ten jest używany zwykle tylko wobec genów, czyli DNA kodującego informację o sekwnecji białka lub RNA.Królestwo (łac. regnum, l.mn. regna) – stosowana w systematyce organizmów kategoria systematyczna obejmująca spokrewnione typy (phylum) w zoologii, lub gromady (divisio) w botanice. Tradycyjnie, od czasów Karola Linneusza królestwo było uważane za kategorię systematyczną najwyższej rangi. Pod koniec XX w. systematycy wprowadzili wyższą od królestwa kategorię nazywaną domeną, nadkrólestwem lub cesarstwem. W nomenklaturze botanicznej i zoologicznej regulowanych przez Międzynarodowe Kodeksy Nomenklatury Botanicznej i Zoologicznej królestwo nadal jest uznawane za kategorię najwyższej rangi. Podkategorią królestwa jest podkrólestwo (subregnum). Natomiast stosowany czasem termin nadkrólestwo (superregnum), choć formalnie poprawny, używany jest w randze najwyższej kategorii systematycznej – domeny lub cesarstwa.

    Z drugiej strony dane biologii molekularnej wskazują, że takie egzotyczne wędrówki genów zdarzają się jednak w naturze dość powszechnie. Uczestniczą w nich nieustannie organizmy, które po niewielkich modyfikacjach człowiek zastosował jako wektory do transformacji.

    Metody transformacji[]

    Metody transformacji dzieli się zwykle na wektorowe i bezwektorowe (transformacji bezpośredniej). W metodach wektorowych wykorzystuje się jakiś organizm pośredniczący przenoszący transgen do komórki biorczej (wektor do transformacji). W metodach bezpośredniej transformacji stosuje się różne sposoby ułatwienia transgenom pokonywania bariery błonowej komórki biorczej:

    Inżynieria genetyczna – ingerencja w materiał genetyczny organizmów, w celu zmiany ich właściwości dziedzicznych. Polega ona na wprowadzaniu do komórek organizmu, którego cechy chcemy zmienić (biorcy), określonego odcinka DNA innego organizmu (dawcy). Odpowiednie fragmenty DNA wycina się z DNA dawcy za pomocą enzymów restrykcyjnych. Następnie tak wydzielone fragmenty DNA wprowadza się do specjalnych przenośników (wektorów). W tej roli wykorzystywane są m.in. kosmidy, zmodyfikowane wirusy i plazmidy. Następnie wektory te wprowadzone są do komórki biorcy wraz z przyłączonym fragmentem DNA dawcy. Wektory zawierają markery pozwalające wyróżnić komórki, u których wprowadzenie obcego DNA zakończyło się sukcesem. Metody inżynierii genetycznej są już wykorzystywane do produkcji wielu lekarstw, np. insuliny, niektórych witamin i in. Ma to ogromne znaczenie praktyczne. Dawniej, przed opracowaniem metody biosyntezy insuliny metodami inżynierii genetycznej, otrzymywano ją z trzustek zwierzęcych. Była to metoda bardzo droga, gdyż ilość insuliny otrzymana z jednej trzustki była niewielka, a proces jej wydzielania kosztowny. Inżynieria genetyczna wykorzystywana jest również do wytwarzania tzw. organizmów transgenicznych. Ma również duże znaczenie w rozwoju genetyki. Umożliwia bowiem poznanie funkcji pełnionych przez określone geny.Mikroiniekcja – metoda umożliwiająca kontrolowane, bezpośrednie wprowadzanie dowolnego rodzaju substancji do pojedynczej, obserwowanej w mikroskopie komórki. Dzięki tej metodzie można wprowadzać do komórek DNA, RNA, białka a nawet mitochondria.
    1. środki chemiczne zwiększające przepuszczalność błony, stosowane w roztworze wraz z DNA (glikol polietylenowy do izolowanych roślinnych protoplastów, chlorek rubidu, chlorek wapnia do chemicznej transformacji bakterii)
    2. zamknięcie DNA w liposomach (pęcherzykach lipidowych) – metoda lipofekcji, głównie do transformowania komórek zwierzęcych
    3. dodanie do roztworu DNA zawiesiny ostrokrawędzistych, mikroskopijnych kryształków węgliku krzemu – energiczne wytrząsanie w takiej zawiesinie komórek lub protoplastów roślinnych ułatwia przenikanie DNA do ich wnętrza (stosowana sporadycznie, opracowana niedawno)
    4. przenikanie DNA wspomagane impulsem elektrycznym (elektroporacja) – do transformowania komórek bakterii, zwierząt, lub protoplastów roślin i grzybów
    5. wstrzeliwanie cząsteczek DNA przy pomocy armatki genowej (metoda biolistyczna) – do transformowania komórek zwierząt, grzybów i roślin, zarówno dwu-, jak i jednoliściennych; najczęściej wykorzystywana metoda bezpośredniej transformacji roślin
    6. wstrzykiwanie DNA do komórki biorczej albo nawet bezpośrednio do jej jądra (mikroiniekcja) – głównie do transformowania zwierząt
    7. wstrzykiwanie DNA w okolice komórek o dużej aktywności podziałowej i stosunkowo przepuszczalnych ścianach (metoda makroiniekcji) – do transformowania roślin (głównie pąków)
    8. elektrotransformacja – w odróżnieniu od elektroporacji stosuje się nie krótkotrwały impuls wysokiego napięcia, ale prąd stały o niewielkim napięciu (np. 50 V) działający przez kilkanaście minut (w tej metodzie DNA wprowadzane jest więc do komórek na zasadzie elektroforezy); stosowana sporadycznie do transformowania roślin.

    Transformacja bezpośrednia (bezwektorowa) komórek eukariotycznych bywa czasem nazywana transfekcją.

    Transfekcja − proces wprowadzenia obcego DNA lub RNA do komórki eukariotycznej. W przypadku komórki prokariotycznej obowiązuje termin transformacja.Kwas deoksyrybonukleinowy (dawn. kwas dezoksyrybonukleinowy; akronim: DNA, z ang. deoxyribonucleic acid) – wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych. U eukariontów zlokalizowany jest przede wszystkim w jądrach komórek, u prokariontów bezpośrednio w cytoplazmie, natomiast u wirusów w kapsydach. Pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych.

    Regułą jest, że nawet jeśli zabiegowi transformacji poddaje się cały organizm, organ, czy inną dużą grupę komórek, transgen dociera tylko do niektórych z nich (nie dotyczy to jedynie mikroiniekcji). Dlatego po przeniesieniu transgenu, zwykle połączonego z różnymi sekwencjami pomocniczymi i tworzącego z nimi tak zwany konstrukt, trzeba hodować modyfikowany obiekt w obecności czynników selekcyjnych, tak by wyszukać nieliczne zwykle transformanty.

    Komórka (łac. cellula) – najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmów żywych zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych (takich jak przemiana materii, wzrost i rozmnażanie). Jest podstawową jednostką morfologiczno−czynnościową ustroju.Elektroforeza – technika analityczna, rzadziej preparatywna, stosowana w chemii i biologii molekularnej, zwłaszcza w genetyce. Jej istotą jest rozdzielenie mieszaniny związków chemicznych na możliwie jednorodne frakcje przez wymuszanie wędrówki ich cząsteczek w polu elektrycznym.

    Nie należy mylić transformacji genetycznej z biotransformacją (inaczej biokonwersją).




    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Elektroporacja – zastosowanie pola elektrycznego do odwracalnego uszkodzenia błony komórkowej w celu dokonania transformacji komórek (bakteryjnych lub grzybowych) lub protoplastów roślinnych.
    Poli(tlenek etylenu) (z ang. Polyethylene glycol, PEG lub Polyethylene oxide, PEO) – polimer z grupy polieterów, o ogólnym wzorze H-O-[-CH2-CH2-O-]n-H gdzie n wynosi od 4 do 120. W zależności od masy cząsteczkowej mogą być cieczami lub ciałami stałymi. Największe zastosowanie znajdują gęste ciecze o masie cząsteczkowej od 200 do 600.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.023 sek.