ingineria genica
Ingineria genică reprezintă un compartiment al biotehnologiilor moderne, ce are drept scop valorificarea moleculelor recombinante (hibride) de ADN. Moleculele recombinante de ADN sunt nişte molecule autonome de ADN, care conţin fragmente străine. Aceste molecule de ADN pot fi transferate relativ uşor în celulele străine, unde se realizează transcripţia cu formarea ARNm şi translaţia cu formarea proteinelor specifice.
Ingineria genică include trei etape principale:
1. Extragerea sau sinteza chimică a ADN-ului din diferite specii - pentru obţinerea fragmentelor de ADN (genelor) se utilizează enzimele de restricţie (restrictazele), care posedă capacitatea de a tăia molecula de ADN într-un anumit loc (situs de restric\ie).
2. Ob\inerea unei molecule recombinante de ADN - pentru a uni fragmentele de ADN se utilizează ADN-ligaza.
3. Transferul şi manifestarea moleculei recombinante de ADN în celula (organismul) gazdă - pentru a transfera moleculele hibride de ADN se utilizează vectorii, molecule speciale de ADN care pot exista autonom şi se pot transfera în alte celule (organisme). în calitate de vectori pot fi utilizate plasmidele, virusurile etc.
Aceste etape ale ingineriei genice sunt prezentate în schema de mai jos.
Cu ajutorul tehnicilor ingineriei genice, s-a reuşit obţinerea industrială a diferitor hormoni, a interferonului şi a plantelor transgenice.
Etapele principale de obţinere şi de transfer a moleculelor recombinate de ADN
Obţinerea hormonilor şi a interferonului
La începutul anilor 70 ai sec. XX se investigau noi metode de obţinere a insulinei umane. (Din cei peste 100 de milioane de diabetici, circa 10 milioane necesită un tratament cu insulină.)
Cu ajutorul enzimelor de restricţie şi legare, s-a reuşit obţinerea moleculei recombinante de ADN ce conţine gena insulinei. Aceste molecule au fost transferate în corpul bacteriilor (Escherichia coli). Ca rezultat, paralel cu proteinele specifice bacteriei, se sintetizează insulina.
Pentru a proteja insulina umană de degradarea provocată de enzimele bacteriene, în molecula recom- binantă de ADN se inserează suplimentar o genă ce codifică o proteină specifică bacteriei (de exemplu, galactozidaza). Insulina se separă ulterior din catena polipeptidică hibridă.
82 2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii
Restricţia Gena cu Eco RI reglatoare
Gena
insulinei
Transformarea (E. coli)
i
Translaţia
I
Insulina
Schema obţinerii insulinei
Ingineria genică permite obţinerea a circa 200 g de insulină de pe 1 m3 de mediu de cultură (pentru a obţine această cantitate de insulină sunt necesare circa 1600 kg de pancreas de bovină sau de porcină).
Similar insulinei, se obţin şi alţi hormoni peptidici (somatotropina, timoproteina etc.) şi interferonul.
Gena interferonului (peptid din circa 146-166 de aminoacizi) se include într-o plasmidă care se transferă în E. coli. Bacteriile pot sintetiza cantităţi considerabile de interferon: dintr-un litru de E. coli se pot obţine până la 5 mg de interferon (de 5000 de ori mai mult decât dintr-un litru de sânge).
Obţinerea plantelor transgenice
Tehnologiile ingineriei genice permit transferul genelor importante în celulele vegetale şi obţinerea plantelor genetic modificate (transgenice). Pentru acest transfer sunt utilizate bacteriile Agrobacterium tume- faciens, care conţin plasmidele Ti (tumor inducing).
Obţinerea plantelor transgenice include câteva etape:
• introducerea segmentului de ADN din plasmida Ti într-o plasmidă de E. coli;
• introducerea în plasmida formată a genei necesare (rezistenţei la patogeni, de exemplu) şi a genei marker (rezistenţei la un antibiotic);
• introducerea plasmidei recombinate în A. tume- faciens;
• infecţia cu A. tumefaciens a plantei respective;
• selectarea plantelor transformate (rezistente la patogeni).
Prin aceste metode s-au obţinut deja plante de cartof, tomate etc., rezistente la diferiţi patogeni. Se presupune că, în timpul cel mai apropiat, va fi posibilă şi eliminarea anumitor gene mutante (defecte) din organismele ce suferă de anumite maladii ereditare (anemia falciformă, de exemplu).
Este important să se valorifice cu o deosebită atenţie tehnologiile în baza ADN-ului recombinant, pentru a nu pune în pericol mediul înconjurător.
Ingineria genică reprezintă un compartiment al biotehnologiilor moderne, ce are drept scop valorificarea moleculelor recombinante (hibride) de ADN. Moleculele recombinante de ADN sunt nişte molecule autonome de ADN, care conţin fragmente străine. Aceste molecule de ADN pot fi transferate relativ uşor în celulele străine, unde se realizează transcripţia cu formarea ARNm şi translaţia cu formarea proteinelor specifice.
Ingineria genică include trei etape principale:
1. Extragerea sau sinteza chimică a ADN-ului din diferite specii - pentru obţinerea fragmentelor de ADN (genelor) se utilizează enzimele de restricţie (restrictazele), care posedă capacitatea de a tăia molecula de ADN într-un anumit loc (situs de restric\ie).
2. Ob\inerea unei molecule recombinante de ADN - pentru a uni fragmentele de ADN se utilizează ADN-ligaza.
3. Transferul şi manifestarea moleculei recombinante de ADN în celula (organismul) gazdă - pentru a transfera moleculele hibride de ADN se utilizează vectorii, molecule speciale de ADN care pot exista autonom şi se pot transfera în alte celule (organisme). în calitate de vectori pot fi utilizate plasmidele, virusurile etc.
Aceste etape ale ingineriei genice sunt prezentate în schema de mai jos.
Cu ajutorul tehnicilor ingineriei genice, s-a reuşit obţinerea industrială a diferitor hormoni, a interferonului şi a plantelor transgenice.
Etapele principale de obţinere şi de transfer a moleculelor recombinate de ADN
Obţinerea hormonilor şi a interferonului
La începutul anilor 70 ai sec. XX se investigau noi metode de obţinere a insulinei umane. (Din cei peste 100 de milioane de diabetici, circa 10 milioane necesită un tratament cu insulină.)
Cu ajutorul enzimelor de restricţie şi legare, s-a reuşit obţinerea moleculei recombinante de ADN ce conţine gena insulinei. Aceste molecule au fost transferate în corpul bacteriilor (Escherichia coli). Ca rezultat, paralel cu proteinele specifice bacteriei, se sintetizează insulina.
Pentru a proteja insulina umană de degradarea provocată de enzimele bacteriene, în molecula recom- binantă de ADN se inserează suplimentar o genă ce codifică o proteină specifică bacteriei (de exemplu, galactozidaza). Insulina se separă ulterior din catena polipeptidică hibridă.
82 2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii
Restricţia Gena cu Eco RI reglatoare
Gena
insulinei
Transformarea (E. coli)
i
Translaţia
I
Insulina
Schema obţinerii insulinei
Ingineria genică permite obţinerea a circa 200 g de insulină de pe 1 m3 de mediu de cultură (pentru a obţine această cantitate de insulină sunt necesare circa 1600 kg de pancreas de bovină sau de porcină).
Similar insulinei, se obţin şi alţi hormoni peptidici (somatotropina, timoproteina etc.) şi interferonul.
Gena interferonului (peptid din circa 146-166 de aminoacizi) se include într-o plasmidă care se transferă în E. coli. Bacteriile pot sintetiza cantităţi considerabile de interferon: dintr-un litru de E. coli se pot obţine până la 5 mg de interferon (de 5000 de ori mai mult decât dintr-un litru de sânge).
Obţinerea plantelor transgenice
Tehnologiile ingineriei genice permit transferul genelor importante în celulele vegetale şi obţinerea plantelor genetic modificate (transgenice). Pentru acest transfer sunt utilizate bacteriile Agrobacterium tume- faciens, care conţin plasmidele Ti (tumor inducing).
Obţinerea plantelor transgenice include câteva etape:
• introducerea segmentului de ADN din plasmida Ti într-o plasmidă de E. coli;
• introducerea în plasmida formată a genei necesare (rezistenţei la patogeni, de exemplu) şi a genei marker (rezistenţei la un antibiotic);
• introducerea plasmidei recombinate în A. tume- faciens;
• infecţia cu A. tumefaciens a plantei respective;
• selectarea plantelor transformate (rezistente la patogeni).
Prin aceste metode s-au obţinut deja plante de cartof, tomate etc., rezistente la diferiţi patogeni. Se presupune că, în timpul cel mai apropiat, va fi posibilă şi eliminarea anumitor gene mutante (defecte) din organismele ce suferă de anumite maladii ereditare (anemia falciformă, de exemplu).
Este important să se valorifice cu o deosebită atenţie tehnologiile în baza ADN-ului recombinant, pentru a nu pune în pericol mediul înconjurător.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu