Bioteknologi og genteknik: Et overblik

Det første kendte eksempel på mennesker, der engagerer sig i det kunstige valg af en organisme er fremkomsten af Canis lupus familiaris
, eller som det er mere almindeligt kendt, hunden. For ca. 32.000 år siden boede mennesker i et område i Østasien, der nu er Kina, i jæger-samlergrupper. Vilde ulve fulgte de menneskelige grupper og skyllede på slagtekroppe, som jægere efterlod sig.

Forskere mener, det er mest sandsynligt, at mennesker kun tilladte de føjelige ulve, som ikke var en trussel om at leve. På denne måde begyndte forgreningen af hunde fra ulve ved selvudvælgelse, da individerne med det træk, der gjorde det muligt for dem at tolerere menneskers tilstedeværelse, blev de husholdte ledsagere til jæger-samlerne.

Til sidst mennesker begyndte med vilje at huske og derefter opdrætte generationer af hunde efter ønskede træk, især føjlighed. Hunde blev loyale og beskyttende ledsagere for mennesker. I tusinder af år avlede mennesker dem selektivt efter specifikke træk som frakke længde og farve, øjenstørrelse og snute længde, kropsstørrelse, disposition og mere. for 32.000 år siden til hunde består næsten 350 forskellige hunderacer. De tidlige hunde er mest genetisk relateret til de moderne hunde, der kaldes kinesiske indfødte hunde.
Andre antikke former for genteknologi.

Kunstig selektion manifesteret på andre måder også i gamle menneskelige kulturer. Da mennesker bevægede sig mod landbrugssamfund, brugte de kunstig udvælgelse med et stigende antal plante- og dyrearter.

De husdyrede dyr ved at avle dem generation efter generation, kun parring af afkom, der udviste ønskede træk. Disse træk var afhængige af dyrets formål. For eksempel bruges moderne domestiske heste ofte i mange kulturer som transport og som pakkedyr, en del af en gruppe af dyr, der ofte kaldes byrde dyr.

Derfor kan træk, som hesteopdrættere muligvis har kigget efter er føjelighed og styrke såvel som robusthed i kulde eller varme og en evne til at opdrætte i fangenskab.

Gamle samfund benyttede genteknologi på andre måder end kunstig selektion. For 6.000 år siden brugte egypterne gær til at surdej brød og gæret gær til at fremstille vin og øl.
Modern Genetic Engineering

Moderne genteknologi sker i et laboratorium i stedet for ved selektiv avl, da gener kopieres og flyttes fra et stykke DNA til en anden, eller fra en organismes celle til en anden organisms DNA. Dette er afhængig af en ring af DNA kaldet et plasmid
.

Plasmider findes i bakterie- og gærceller og er adskilt fra kromosomer. Selvom begge indeholder DNA, er plasmider typisk ikke nødvendige for, at cellen kan overleve. Mens bakteriekromosomer indeholder tusinder af gener, indeholder plasmider kun så mange gener, som du ville regne med på den ene side. Dette gør dem meget enklere at manipulere og analysere.

Opdagelsen i 1960'erne af restriktionsendonukleaser
, også kendt som restriktionsenzymer
, førte til et gennembrud i genredigering . Disse enzymer skærer DNA på specifikke steder i kæden af basepar

Basepar er de bundne nukleotider
der danner DNA-strengen. Afhængigt af bakteriens art vil restriktionsenzymet være specialiseret til at genkende og skære forskellige sekvenser af basepar.

Relateret indhold: Definitionen af molekylærbiologi

Forskere opdagede, at de var i stand til at bruge restriktionsenzymerne til at skære stykker af plasmidringene ud. De var derefter i stand til at introducere DNA fra en anden kilde.

Et andet enzym kaldet DNA-ligase og fastgør det fremmede DNA til det originale plasmid i det tomme hul, som den manglende DNA-sekvens efterlod. Slutresultatet af denne proces er et plasmid med et fremmed gensegment, der kaldes en vektor
.

Hvis DNA-kilden var en anden art, kaldes det nye plasmid rekombinant DNA
eller en kimær
. Når først plasmidet er genindført i bakteriecellen, udtrykkes de nye gener som om bakterien altid havde haft den genetiske sammensætning. Efterhånden som bakterien replikeres og multipliceres, kopieres genet også.
Kombination af DNA fra to arter

Hvis målet er at introducere det nye DNA i cellen i en organisme, der ikke er bakterier, forskellige teknikker er krævet. En af disse er en genpistol, der sprænger meget små partikler af tungmetalelementer overtrukket med det rekombinante DNA i plante- eller dyrevæv.

To andre teknikker kræver udnyttelse af infektiøs kraft sygdomsprocesser. En bakteriestamme kaldet Agrobacterium tumefaciens
inficerer planter og får tumorer til at vokse i planten. Forskere fjerner de sygdomsfremkaldende gener fra det plasmid, der er ansvarligt for svulsterne, kaldet Ti
, eller tumorinducerende plasmid. De erstatter disse gener med uanset hvilke gener de vil overføre til planten, så planten bliver "inficeret" med det ønskede DNA.

Relateret indhold: Cellebiologi: En oversigt over prokaryotiske og eukaryote celler

Virus invaderer ofte andre celler, fra bakterier til humane celler, og indsætter deres eget DNA. En viral vektor
bruges af forskere til at overføre DNA til en plante- eller dyrecelle. De sygdomsfremkaldende gener fjernes og erstattes med de ønskede gener, som kan indeholde markørgener for at signalere, at overførslen fandt sted.
Modern History of Genetic Engineering

Den første instans af moderne genetisk modifikation var i 1973 , da Herbert Boyer og Stanley Cohen overførte et gen fra en bakteriestamme til en anden. Genet kodede for antibiotikaresistens.

Året efter skabte forskere den første forekomst af et genetisk modificeret dyr, da Rudolf Jaenisch og Beatrice Mintz med succes indsatte fremmed DNA i musembryoner.

Forskere begyndte anvendelse af genteknologi til et bredt felt af organismer til et voksende antal nye teknologier. For eksempel udviklede de planter med herbicidresistens, så landmænd kunne sprøjte med ukrudt uden at beskadige deres afgrøder.

De modificerede også fødevarer, især grøntsager og frugter, så de ville vokse sig meget større og vare længere end deres umodificerede fætre.
Forbindelsen mellem genteknologi og bioteknologi

Genteknologi er fundamentet for bioteknologi, da bioteknologibranchen generelt er et stort felt, der involverer anvendelse af andre levende arter til mennesker 'behov.

Dine forfædre fra tusinder af år siden, som selektivt avlede hunde eller bestemte afgrøder, brugte bioteknologi. Det gælder også nutidige landmænd og hundeopdrættere, og det gælder også enhver bageri eller vinfremstillingsvirksomhed.

Relateret indhold: Sådan kontaktes din repræsentant om klimaændringer

Industriel bioteknologi og brændstof

Industriel bioteknologi bruges til brændstofkilder; det er her, udtrykket "biobrændstoffer" stammer fra. Mikroorganismer forbruger fedt og omdanner dem til ethanol, som er en forbrugsbar brændstofskilde.

Enzymer bruges til at producere kemikalier med mindre affald og omkostninger end traditionelle metoder, eller til at rense produktionsprocesser ved at nedbryde kemiske biprodukter .
Medicinske bioteknologiske og farmaceutiske selskaber

Fra stamcellebehandlinger til forbedrede blodprøver til en række lægemidler er ansigtet til sundhedsvæsenet blevet ændret af bioteknologi. Medicinske bioteknologiselskaber bruger mikrober til at oprette nye medicin såsom monoklonale antistoffer
(disse lægemidler bruges til behandling af en række tilstande, herunder kræft), antibiotika, vacciner og hormoner.

En betydelig medicinsk fremskridt var udviklingen af en proces til at skabe syntetisk insulin ved hjælp af genteknologi og mikrober. DNA til humant insulin indsættes i bakterier, som replikerer og vokser og producerer insulinet, indtil insulinet kan opsamles og oprenses.
Bioteknologi og tilbageslag |

I 1991 brugte Ingo Potrykus landbrugsbioteknologisk forskning til at udvikle en slags ris, der er befæstet med beta-caroten, som kroppen omdanner til vitamin A, og som er ideel til at blive dyrket i asiatiske lande, hvor blindhed fra børn fra vitamin A-mangel er et særligt problem.

Fejlkommunikationen mellem videnskabssamfundet og offentligheden har ført til stor kontrovers omkring genetisk modificerede organismer eller GMO'er. Der var så frygt og skrig over et genetisk modificeret fødevareprodukt som Golden Rice, som det kaldes, at trods at have planterne klar til distribution til asiatiske landmænd i 1999, er distributionen endnu ikke sket.