Genetički inženjering

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Prirodni izgled bez genetičkog inženjerstva .

Genetički inženjering (tehnologija rekombinovane DNK) obuhvata metode veštačkog obrazovanja novih kombinacija naslednog materijala.[1] Činjenica da je genetički kod univerzalan omogućuje da se genetički materijal jednog organizma prenosi u drugi. Time se dobija organizam sa drugačijom kombinacijom gena, čija se DNK naziva hibridna (rekombinovana) i u prirodi se normalno nikada ne nalazi. U zavisnosti od toga koji se deo genetičkog materijala prenosi razlikuje se: genski, hromozomski, i genomski inženjering. U prvom se manipuliše genima, u drugom hromozomima, a u trećem celim garniturama hromozoma. Tehnika ove metode se može objasniti na primeru bakterijske sinteze humanog (ljudskog) insulina. Suština ove tehnike je da se humani gen za insulin ugradi u plazmid bakterijske ćelije. Bakterije će zatim po uputstvu tog gena proizvoditi humani insulin.

Postupak je sledeći:

  • isecanje željenog gena iz humane DNK uz pomoć enzima koji će preseći DNK na tačno određenim mestima; enzimi koji ovo omogućuju su restrikcione endonukleaze (makaze)
  • presecanje plazmida istom restrikcionom endonukleazom kojom je isečena humana DNK
  • posle dejstva r. endonukleaza krajevi isečaka postaju lepljivi – pošto su jednolančani teže da hibridizuju sa sebi komplementarnim lancima;
  • humani gen odnosno njegovi jednolančani lepljivi krajevi hibridizuju sa krajevima isečenog plazmida;
  • ligaza (lepak) spaja hibridizovane molekule pri čemu postaje rekombinovana (hibridna) DNK;
  • umnožavanjem bakterija i plazmid se u njima replikuje, tako da se u svakoj bakteriji dobije nekoliko stotina plazmida;
  • bakterija sada može da sintetiše humani insulin.
IUPAC definicija

Genetski inženjering: Proces unošenja novih genetičkih informacija u postojeće ćelije kako bi se modifikovao određeni organizam u svrhu promene njegovih karakteristika.

Napomena: Prilagođeno iz ref.[2][3]

Pregled[uredi | uredi izvor]

Poređenje konvencionalnog oplemenjivanja biljaka sa transgenom i cisgenom genetskom modifikacijom

Genetički inženjering je proces koji menja genetičku strukturu organizma uklanjanjem ili uvođenjem DNK. Za razliku od tradicionalnog oplemenjivanja životinja i biljaka, koje uključuje višestruko ukrštanje, a zatim odabir za organizam sa željenim fenotipom, genetski inženjering uzima gen direktno iz jednog organizma i dostavlja ga drugom. Ovo je mnogo brže, može se koristiti za umetanje bilo kojih gena iz bilo kog organizma (čak i one iz različitih domena) i sprečava dodavanje drugih neželjenih gena.[4]

Genetski inženjering bi mogao potencijalno da popravi ozbiljne genetske poremećaje kod ljudi zamenom oštećenog gena funkcionalnim.[5] To je važno sredstvo u istraživanju koje omogućava proučavanje funkcije određenih gena.[6] Lekovi, vakcine i drugi proizvodi ubrani su od organizama koji su stvoreni za njihovu proizvodnju.[7] Razvijeni su usevi koji pomažu u proizvodnoj sigurnosti hrane povećavanjem prinosa, hranljive vrednosti i tolerancije na stres u životnoj sredini.[8]

DNK se može uvesti direktno u organizam domaćina ili u ćeliju koja se zatim stapa ili hibridizuje sa domaćinom.[9] Ovo se oslanja na tehnike rekombinantne nukleinske kiseline da bi se stvorile nove kombinacije naslednog genetskog materijala, praćeno ugradnjom tog materijala bilo indirektno kroz sistem vektora ili direktno mikro-injekcijom, makro-injekcijom ili mikro-inkapsulacijom.[10]

Genetički inženjering obično ne uključuje tradicionalno oplemenjivanje, vantelesnu oplodnju, indukciju poliploidije, mutagenezu i tehnike fuzije ćelija koje u procesu ne koriste rekombinantne nukleinske kiseline ili genetski modifikovani organizam.[9] Međutim, neke šire definicije genetskog inženjeringa uključuju selektivno oplemenjivanje.[10] Kloniranje i istraživanje matičnih ćelija, iako se ne smatraju genetskim inženjeringom,[11] usko su povezani i genetički inženjering se može koristiti u njima.[12] Sintetička biologija je disciplina u nastajanju koja genetski inženjering vodi korak dalje uvođenjem veštački sintetizovanog materijala u organizam.[13] Takva sintetička DNK kao što je veštački prošireni genetski informacioni sistem i Hačimodži DNK napravljena je u ovom novom polju.

Biljke, životinje ili mikroorganizmi koji su promenjeni genetskim inženjeringom nazivaju se genetički modifikovanim organizmima ili GMO.[14] Ako se domaćinu doda genetski materijal druge vrste, nastali organizam naziva se transgenim. Ako se koristi genetski materijal iste vrste ili vrste koja se može prirodno ukrštati sa domaćinom, rezultirajući organizam naziva se cisgenim.[15] Ako se genetski inženjering koristi za uklanjanje genetskog materijala iz ciljnog organizma, rezultirajući organizam naziva se nokautiranim organizmom.[16] U Evropi je genetska modifikacija sinonim za genetski inženjering, dok se u Sjedinjenim Američkim Državama i Kanadi genetska modifikacija takođe može koristiti za upućivanje na konvencionalnije metode uzgoja.[17][18][19]

Proces[uredi | uredi izvor]

Jedna od dve DNK mora biti plazmidskog ili virusnog porekla i mora posedovati gen koji će joj dati sposobnost da se autonomno replikuje u odgovarajućim ćelijama. Ova DNK, koja se naziva vektor, služi za replikovanje one druge DNK. Druga DNK, koja je zapravo predmet proučavanja i koja se umnožava, naziva se stranom, jer po pravilu nije srodna niti s vektorskom DNK niti sa ćelijskom u koju će ući nakon spajanja sa vektorom.

Za reakciju spajanja vektorske i strane DNK upotrebljava se naziv rekombinacija in vitro, dok se produkt reakcije naziva rekombinantnom DNK. Da bi se molekuli rekombinantne DNK autonomno replikovali, treba ih uneti u bakterijske ili druge za to prikladne ćelije. Unošenje rekombinantne DNK u ćelije naziva se transformacijom ili transfekcijom, zavisno od toga služi li kao vektor plazmidska ili viralna DNK.

Autonomna replikacija jednog molekula rekombinantne DNK počinje u jednoj ćeliji, a nastavlja se u potomcima te ćelije ili u susednim ćelijama. Pri tome od svakog pojedinog molekula nastaje mnoštvo njemu identičnih molekula. Takav način razmnažanja rekombinantne DNK i stranih gena, koje rekombinantna DNK u sebi nosi, naziva se kloniranje DNK ili kloniranjem gena. Strana DNK prelomi se na tačno određenim mestima pomoću restriktivnog enzima. Pomoću istog enzima napravi se jedan lom na određenom mestu u cirkularnom molekulu plazmidskog vektora.

Krajevi jednog od fragmenata strane DNK spoje se pomoću enzima DNK ligaze s krajevima vektorske DNK i na taj način dobije se cirkularna rekombinantna DNK. Rekombintna DNK unosi se u bakterijske ćelije, koje su prethodno obrađene tako da postanu propusne za DNK. Nakon unošenja, rekombinantna DNK se replikuje u bakterijskoj citoplazmi, dok se bakterije istodobno množe. Tako nastaje klon rekombinantne DNK i unutar njega, klon stranih gena.

Hrana i označavanje[uredi | uredi izvor]

Po pitanju označavanja hrane koja u sebi ima sastojke proizašle radom genetičkog inženjerstva postoji već duže vreme diplomatsko-ekonomska debata između s jedne strane proizvođača takve hrane koje potpomaže SAD, protiv država koje zagovaraju označavanje (evropske države, Malezija[20]....) i protiv zelenih udruženja.

Zagovornici označavanja zastupaju gledište da kupac ima pravo da zna kakvu hranu kupuje, to jest da ima pravo izbora. Protivnici označavanja zastupaju gledište da ono stigmatizuje označene proizvode tako da ih onda kupci izbegavaju i kao primer navode slučaj u Velikoj Britaniji kada je kompanija označila da je njen krompir proizveden pomoću genetskog inžinjerstva nakon čega je došlo do naglog pada prodaje. Drugi razlog protivnika označavanja je cena tog označavanja, ali i troškovi odvajanja proizvoda (na primer soja) koji je nastao prirodnim putem i onaj koji je nastao uz pomoć genetičkog inžinjeringa.[21]

Pravila Svetske trgovinske organizacije ne spominju genetički inžinjering tako pa se ona pravno posmatraju kroz dogovor o tehničkim preprekama trgovini. SAD zagovara gledište da se u tom sporazumu ne navodi pravo potrošača da bude obavešten o hrani koju kupuje.[21]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ „Genetic Engineering”. Genome.gov (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2021-03-16. 
  2. ^ „Terms and Acronyms”. U.S. Environmental Protection Agency online. Pristupljeno 16. 7. 2015. 
  3. ^ Vert M, Doi Y, Hellwich KH, Hess M, Hodge P, Kubisa P, Rinaudo M, Schué F (2012). „Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)”. Pure and Applied Chemistry. 84 (2): 377—410. S2CID 98107080. doi:10.1351/PAC-REC-10-12-04. 
  4. ^ „How does GM differ from conventional plant breeding?”. royalsociety.org (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2017-11-14. 
  5. ^ Erwin, Edward; Gendin, Sidney; Kleiman, Lowell (2015-12-22). Ethical Issues in Scientific Research: An Anthology. Routledge. str. 338. ISBN 978-1-134-81774-0. 
  6. ^ Alexander DR (maj 2003). „Uses and abuses of genetic engineering”. Postgraduate Medical Journal. 79 (931): 249—51. PMC 1742694 Slobodan pristup. PMID 12782769. doi:10.1136/pmj.79.931.249. 
  7. ^ Nielsen J (2013-07-01). „Production of biopharmaceutical proteins by yeast: advances through metabolic engineering”. Bioengineered. 4 (4): 207—11. PMC 3728191 Slobodan pristup. PMID 23147168. doi:10.4161/bioe.22856. 
  8. ^ Qaim M, Kouser S (2013-06-05). „Genetically modified crops and food security”. PLOS ONE. 8 (6): e64879. Bibcode:2013PLoSO...864879Q. PMC 3674000 Slobodan pristup. PMID 23755155. doi:10.1371/journal.pone.0064879. 
  9. ^ a b „Directive on the release of genetically modified organisms (GMOs) Directive 2001/18/EC ANNEX I A”. The European Parliament and the council of the European Union. Official Journal of the European Communities. 12. 3. 2001. 
  10. ^ a b Staff Economic Impacts of Genetically Modified Crops on the Agri-Food Sector; p. 42 Glossary – Term and Definitions Arhivirano 14 maj 2013 na sajtu Wayback Machine The European Commission Directorate-General for Agriculture, "Genetic engineering: The manipulation of an organism's genetic endowment by introducing or eliminating specific genes through modern molecular biology techniques. A broad definition of genetic engineering also includes selective breeding and other means of artificial selection.", Retrieved 5 November 2012
  11. ^ Van Eenennaam, Alison. „Is Livestock Cloning Another Form of Genetic Engineering?” (PDF). agbiotech. Arhivirano iz originala (PDF) 11. 5. 2011. g. 
  12. ^ Suter DM, Dubois-Dauphin M, Krause KH (jul 2006). „Genetic engineering of embryonic stem cells” (PDF). Swiss Medical Weekly. 136 (27–28): 413—5. PMID 16897894. Arhivirano iz originala (PDF) 7. 7. 2011. g. 
  13. ^ Andrianantoandro E, Basu S, Karig DK, Weiss R (16. 5. 2006). „Synthetic biology: new engineering rules for an emerging discipline”. Molecular Systems Biology. 2 (2006.0028): 2006.0028. PMC 1681505 Slobodan pristup. PMID 16738572. doi:10.1038/msb4100073. 
  14. ^ „What is genetic modification (GM)?”. CSIRO. Arhivirano iz originala 24. 12. 2013. g. Pristupljeno 13. 07. 2021. 
  15. ^ Jacobsen E, Schouten HJ (2008). „Cisgenesis, a New Tool for Traditional Plant Breeding, Should be Exempted from the Regulation on Genetically Modified Organisms in a Step by Step Approach”. Potato Research. 51: 75—88. S2CID 38742532. doi:10.1007/s11540-008-9097-y. 
  16. ^ Capecchi MR (oktobar 2001). „Generating mice with targeted mutations”. Nature Medicine. 7 (10): 1086—90. PMID 11590420. S2CID 14710881. doi:10.1038/nm1001-1086. 
  17. ^ Staff Biotechnology – Glossary of Agricultural Biotechnology Terms Arhivirano 30 avgust 2014 na sajtu Wayback Machine United States Department of Agriculture, "Genetic modification: The production of heritable improvements in plants or animals for specific uses, via either genetic engineering or other more traditional methods. Some countries other than the United States use this term to refer specifically to genetic engineering.", Retrieved 5 November 2012
  18. ^ Maryanski, James H. (19. 10. 1999). „Genetically Engineered Foods”. Center for Food Safety and Applied Nutrition at the Food and Drug Administration. 
  19. ^ Staff (28 November 2005) Health Canada – The Regulation of Genetically Modified Food Arhivirano 10 jun 2017 na sajtu Wayback Machine Glossary definition of Genetically Modified: "An organism, such as a plant, animal or bacterium, is considered genetically modified if its genetic material has been altered through any method, including conventional breeding. A 'GMO' is a genetically modified organism.", Retrieved 5 November 2012
  20. ^ „Malaysia’s GMO Labelling Stance and US Pressure”. Arhivirano iz originala 04. 08. 2009. g. Pristupljeno 13. 07. 2021. 
  21. ^ a b New York University:The Labelling of GMO products.....

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Genetički inženjering na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Генетички_инжењеринг&oldid=27550228”