معلومة

7.24: الكائنات المعدلة وراثيا - علم الأحياء


7.24: الكائنات المعدلة وراثيا

علم الأحياء تعريف الحيوانات المعدلة وراثيا

تقدم المقالة المذكورة أدناه مذكرة دراسة حول النباتات المعدلة وراثيا. تستخدم الحيوانات المعدلة وراثيا على نطاق واسع لدراسة وظيفة الجينات في الجسم الحي وكذلك لنمذجة الأمراض البشرية.

Creative Biomart هو بروتين عالي الإنتاجية مشهور جدًا

تم تعديل الفئران المعدلة وراثيًا بحيث تحمل بروتينًا أخضر فلوريًا يتوهج باللون الأخضر تحت الضوء الأزرق.

تعريف الحيوانات المعدلة وراثيا علم الأحياء. الحيوان المعدل وراثيا هو الحيوان الذي يحمل جينًا غريبًا تم إدخاله عمدًا في جينومه. الفأر هو الكائن الحي الأكثر استخدامًا للبحث في الأمراض التنكسية العصبية. دعونا نلقي نظرة مفصلة على عملية وأهمية وتطبيقات الحيوانات المحورة جينيا.

لتحليل خلل في الجين المتحور ، يتم استخدام الكائنات المعدلة وراثيًا في البحث للمساعدة في تحديد وظيفة الجين المُدخل ، بينما يتم استخدامها في الصناعة لإنتاج مادة مرغوبة. لهذا السبب ، تم استنساخ الجينات والتعبير عنها في حيوانات مثل الأغنام والماعز والدجاج والفئران.

يتم إنشاء الجين الأجنبي باستخدام منهجية الحمض النووي المؤتلف. الحيوانات المعدلة وراثيا ، الحيوان المعدل وراثيا هو حيوان يحمل جينًا غريبًا تم إدخاله عمدًا في جينومه. الكائن المعدل وراثيا هو الكائن الذي يحتوي على جين أو جينات تم إدخالها بشكل مصطنع بدلاً من الكائن الحي الذي يكتسبها من خلال التكاثر.

تتعلق بكائن تم تغيير جينومه عن طريق نقل جين أو جينات من نوع أو سلالة أخرى. تستخدم الحيوانات المعدلة وراثيا لدراسة التعبير عن الجينات الأجنبية حقيقية النواة والتحكم فيها. نظريًا ، يمكن التلاعب بجميع الكائنات الحية وراثيًا.

حيوان معدل وراثيا حيوان أو ذرية من حيوانات معدلة وراثيا. وتقديم أفضل المنتجات الزراعية والصيدلانية عن طريق تصنيع نباتات وحيوانات معدلة وراثيا. سمحت المساهمات المتبادلة لبيولوجيا التطور والهندسة الوراثية بالتطوير السريع لتقنيات تكوين الحيوانات المحورة جينيا.

أدت التكنولوجيا المعدلة وراثيا إلى تطوير. التعريف الطبي للمعدّل وراثيًا (الإدخال 2 من 2) ، nglish: الحيوانات المعدلة وراثيًا على الرغم من أن العديد من البروتينات المؤتلفة المستخدمة في الطب يتم إنتاجها بنجاح في البكتيريا ، إلا أن بعض البروتينات تحتاج إلى مضيف حيواني حقيقي النواة للمعالجة المناسبة.

الحيوانات المهندسة وراثيًا أو نسل الحيوانات المعدلة وراثيًا. فحص آثار الإفراط في التعبير وإساءة التعبير عن الجينات الداخلية أو الأجنبية في أوقات ومواقع محددة في الحيوانات ، ودراسة وظيفة الجينات ، واختبار الأدوية. التلاعب الجيني للحيوانات على نطاق غير مسبوق.

بالإضافة إلى الجين نفسه ، يشتمل الحمض النووي عادةً على متواليات أخرى لتمكينه من الاندماج في الحمض النووي للمضيف ، ويشار عادةً إلى الحيوانات المعدلة وراثيًا التي تنشأ من حقن نواة البويضات المخصبة على أنها حيوانات "محورة جينيًا". عادة يتم فحص أنسجة الأذن والدم عن طريق تفاعل البلمرة المتسلسل و / أو التحليل الجنوبي لوجود الجين المحول.

حيوان حصل على تسلسل حمض نووي جديد تم إدخاله في خط الجراثيم عن طريق إدخاله في بويضة مخصبة أو جنين مبكر. تم تعديل الحيوانات المعدلة وراثيا وهندستها وتعرف أيضًا باسم الكائنات المعدلة وراثيًا. مرادفات الحيوانات المعدلة وراثيا ، نطق الحيوانات المعدلة وراثيا ، ترجمة الحيوانات المعدلة وراثيا ، تعريف قاموس اللغة الإنجليزية للحيوانات المعدلة وراثيا.

في عام 1988 ، كان الفأر المعدّل وراثيًا والمعرض للإصابة بالسرطان هو أول حيوان معدّل وراثيًا يحصل على براءة اختراع. ينتج عن ذلك جنين من الفسيفساء بخلايا طبيعية ومعدلة وراثيا. الحيوانات المعدلة وراثيا هي تلك التي تم تعديلها وراثيا.

يتوافق مشغل الفيديو jove مع html5 و adobe flash. تم استخدام الأغنام والماعز والخنازير والأبقار والأرانب والجرذان والفئران والأسماك والحشرات والطفيليات وحتى البشر سابقًا في عملية التعديل هذه. 8.7.2 إنتاج نبات معدّل وراثيًا.

يسمح بإنتاج العديد من نسخ الكائن المعدل وراثيا. ال

تحتوي عادةً على مواد مأخوذة من كائن حي غير ذي صلة ، مثل فيروس أو نبات أو حيوان آخر. حيوان معدل وراثيا حيوان أو ذرية من حيوانات معدلة وراثيا.

طرق تكوين حيوانات معدلة وراثيا المبدأ الرئيسي في إنتاج الحيوانات المعدلة وراثيا هو إدخال جينات أو جينات غريبة في الحيوان (تسمى الجينات المدخلة بالجينات المحورة) ، يجب أن تنتقل الجينات الأجنبية عبر خط الجراثيم ، بحيث تنتقل كل خلية ، بما في ذلك الخلايا الجرثومية ، للحيوان يحتوي على نفس المادة الوراثية المعدلة 18. ترجمة المعدلة وراثيا للمتحدثين الأسبانية.

بعد الحمل والولادة الطبيعي ، يخضع النسل لأخذ خزعة من الأنسجة وأخذ عينات من الدم: هناك فوائد لإنتاج الجينات المعدلة وراثيا. تُظهر الصورة اثنين من الفئران المعدلة وراثيًا موضوعة على جانبي الماوس العادي.

الحيوان المعدل وراثيا هو الحيوان الذي تم تغيير جينومه عن طريق نقل الجين أو الجينات من نوع أو سلالة أخرى. وهكذا يقدم الفأر نموذجًا ممتازًا لدراسة السرطان. كل النسل اللاحق سيحمل المادة الجينية الجديدة في جينوماتها وسيظهر آثارها.

التكاثر هو العملية التي يتم من خلالها اختلاط الجينات. توجد تقنية إنتاج الحيوانات المحورة جينيا لمجموعة متنوعة من أنواع الفقاريات واللافقاريات. يحمل الجين الأجنبي (الحمض النووي المؤتلف) gurdon and ruddle (2) المصطلح الحيواني المعدل وراثيًا في عام 1981 الذي حقنت الجينات في البويضات xenopus ← الإخصاب ← تعبير الحمض النووي المؤتلف.

معدّل وراثي للكائن الذي تم تغيير خصائصه الوراثية عن طريق إدخال جين معدل أو جين من كائن حي آخر باستخدام. تم استخدام التقنيات المعدلة وراثيا لعدد من الأهداف: طرق إنتاج الحيوانات المحورة وراثيا:

تم تصميم أول كائن معدل وراثيًا في عام 1980. يتم إدخال الجينات الأجنبية في الخط الجرثومي للحيوان ، لذلك يمكن أن ينتقل إلى النسل. هناك العديد من القيود على تطبيق تقنية إعادة الارتباط في النقل الأفقي للجين في نظام النبات.

لتحديد وظيفة الجين غير المعروف & # 039 s هندسة الحياة من خلال البيولوجيا التركيبية. تم تطبيق الحقن المجهري للحمض النووي ، وهو الأسلوب الأول الذي أثبت نجاحه في الثدييات ، لأول مرة على الفئران (gordon and ruddle ، 1981) ثم على أنواع أخرى مختلفة مثل الجرذان والأرانب والأغنام.

فالحيوان المعدل جينيا ، على سبيل المثال ، سيكون حيوانًا خضع للهندسة الوراثية. الاتصال على

s ، يونيو 1994 ، كاس ، جمهورية الصين الشعبية. بقلم داماريس بيني دانيال الثاني ماجستير.

المعلومات المكتسبة من استخدام التكنولوجيا المعدلة وراثيا ذات صلة تقريبا بأي جانب من جوانب البيولوجيا الحديثة بما في ذلك تنظيم الجينات التطورية ، وعمل الجينات المسرطنة ، والمناعة. الحيوانات أو الحيوانات المعدلة وراثيًا أو نسل هذه الحيوانات التي تم نقل المادة الوراثية المستنسخة إليها تجريبيًا عن طريق الحقن المجهري للحمض النووي الأجنبي ، إما بشكل مباشر أو إلى أجنة أو أنواع خلايا متباينة.

التقنيات المستخدمة في تعديل الجينات للأبقار المعدلة وراثيا

لسنوات عديدة حتى الآن ، استكشف العلماء في CMOULD

تفاعلي يوضح هذا التفاعلي تقنية مستخدمة

شهر تبنّي! هناك فوائد عظيمة لامتلاك ملف

الرجل الذي لا يستطيع التوقف عن اختراع بيو متطابق

الشكل 3 الشكل 3 الشكل التعبير عن جينات مراسل GUS و GFP

جائزة العالم الشاب لجينوم النبات 2018 و # 8230 فتحات لا تزال

وزير العلوم الجديد في المكسيك هو عالم أحياء نبات

تصميم وبناء الأنواع "الاصطناعية"

قم بتثبيت تايلور لوني على النباتات الرائعة ، الحديقة ، الأعشاب

CRISPR / Cas9 Evolution علماء الرسوم المتحركة الإبداعية من

إجابات عامة لأسئلة حول نماذج حيوانية This or

الهندسة المعدلة وراثيا تزيل السموم الخطرة من الذرة

طرق في علم الأحياء الجزيئي المجلد 912 زراعة الأجنة

المؤتمر العالمي حول الجينوميات النباتية ومسار علوم النبات

الحيوانات المعدلة ، علم الأحياء

مقارنة بين كاناميسين ومقاومة هيجرومايسين

نحو مشاركة عامة حقيقية في العلوم ، عامة

تفاعلي يوضح هذا التفاعلي كل مرحلة في


الحيوانات المعدلة وراثيا

الملخص

يتم إنشاء الحيوانات المعدلة وراثيا عن طريق إدخال جين عمدًا في جينوم الحيوان. تُستخدم منهجية الحمض النووي المؤتلف لبناء الجين الذي يهدف إلى التعبير عن الصفات المرغوبة أثناء نمو وتطور الحيوان المتلقي. تسمى هذه العملية بـ "التولد الجيني" والتي تتضمن إضافة معلومات وراثية أجنبية إلى الحيوانات وتثبيط محدد للتعبير الجيني الداخلي. تسمح النماذج الحيوانية المعدلة وراثيًا بالتحكم غير المسبوق في معالجة الجينات والمنتجات الجينية وتصورها. نظرًا لتعدد استخداماتهم ، فقد أصبحوا الدعامة الأساسية لمشهد أبحاث العلوم الطبية الحيوية والأساسية. سمحت التطورات الرئيسية والقبول الواسع لتكنولوجيا Cre / loxP بإجراء تحليل جيني فسيولوجي وجزيئي مفصل لكل نظام يمكن تصوره في علم الأحياء. في حين أن معظم هذه الدراسات في أنظمة الثدييات قد استخدمت إلى حد كبير من الفئران ، فمن المتوقع أن تصبح الأساليب المعدلة وراثيًا أكثر انتشارًا في الأنواع الأخرى مثل الجرذان والخنازير.


مختبر الطيران الافتراضي المعدل وراثيا

يستكشف هذا المعمل التفاعلي المعياري التقنيات المستخدمة في صنع الذباب المعدل وراثيًا ويوضح كيف يمكن استخدام هذه الذباب لدراسة التعبير الجيني.

يستخدم العلماء الكائنات الحية المعدلة وراثيًا ، والتي تحتوي على الحمض النووي الذي أدخله العلماء في جينومات الكائنات الحية ، للبحث في العديد من العمليات البيولوجية. في هذا المعمل ، يقوم الطلاب بإنتاج وإجراء تجارب باستخدام نسخ افتراضية من المواد المعدلة وراثيًا ذبابة الفاكهة ذباب الفاكهة. يقوم الطلاب أولاً بتكوين ذباب معدل وراثياً يتوهج عندما يتم تنشيط جين مشارك في إيقاعات الساعة البيولوجية. ثم يستخدمون هذه الذباب في ثلاث تجارب لفحص التعبير الجيني في ظل ظروف مختلفة وفي مواقع مختلفة من جسم ذبابة الفاكهة. خلال هذا المعمل ، يشارك الطلاب في الممارسات العلمية الرئيسية ، بما في ذلك تقييم الفرضية ، وجمع البيانات ، وتفسير الرسوم البيانية.

يحتوي المعمل على مساحة معملية تفاعلية ، ودفتر ملاحظات إعلامي ، وأسئلة اختبار مضمنة. ويتضمن أيضًا موارد تكميلية ، مثل مسرد المصطلحات العلمية ، وصور المعدات والأدوات ، وقائمة المراجع.

توفر ورقة العمل المصاحبة هيكلًا وإرشادات أثناء قيام الطلاب بإجراء الدروس والتجارب والاختبارات في المختبر.

أهداف تعلم الطلاب
  • وصف كيفية استخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف لإنتاج الكائنات الحية المعدلة وراثيًا.
  • اشرح كيف يمكن استخدام الكائنات المعدلة وراثيا لاستكشاف العمليات البيولوجية.

اشرح كيف يتم استخدام إنتاج الضوء من خلال جين مراسل كعلامة خارجية للأحداث الجزيئية الداخلية.


7.24: الكائنات المعدلة وراثيا - علم الأحياء

الهندسة الوراثية يتحسن ال جودة (التغذية) و أثمر من نباتات المحاصيل والثروة الحيوانية - وبالتالي فإن gt تعمل على تلبية الطلب على الغذاء في العالم

1. الأرز الذهبي
- ينتج الأرز المعدل وراثيا كميات كبيرة من كاروتين β في السويداء - & gt الخلايا البشرية تحول بيتا كاروتين إلى فيتامين أ
- الأرز الذهبي له نفس المحصول ومقاومة الآفات وخصائص الأكل مثل الأصناف الأصلية
- بشكل طبيعي:

  • يمكن أن يؤدي نقص فيتامين أ إلى العمى والموت (بسبب ضعف جهاز المناعة)
  • فيتامين أ قابل للذوبان في الدهون: يوجد في الأسماك الزيتية ومنتجات الألبان والكبد.
  • يوجد بروفيتامين أ في طبقة الأليرون ، وليس في السويداء في الأرز

2. السلمون الأطلسي المعدّل وراثيًا
تحقن في بويضة مخصبة من سمك السلمون الأطلسي:


مزايا النباتات المعدلة وراثيا وعيوب # 038

يتم تعريف النباتات المعدلة وراثيًا على أنها ، & # 8221 النباتات التي تمت هندستها وراثيًا ، وهي طريقة تربية تستخدم تقنيات الحمض النووي المؤتلف لإنشاء نباتات ذات خصائص جديدة. تم تحديدهم كفئة من الكائنات المعدلة وراثيا (GMO) & # 8221

يحب الجميع القراءة عن النباتات المعدلة وراثيًا لأنها النباتات التي أنشأتها البشرية. لكن يجب أن يكون في تعريف بسيط يجب أن يفهمه الجميع.

النباتات المعدلة وراثيا:

هناك العديد من التعريفات التي يتم سردها للعديد من الأشخاص. التعريفات القليلة للنباتات المحورة جينيا هي:

يُعرَّف التعريف البسيط للنباتات المحورة وراثيًا على أنه & # 8221 النباتات التي تم إدخال جين أو أكثر من جين أو أكثر من نوع آخر إلى الجينوم ، باستخدام عمليات الهندسة الوراثية. & # 8221

النباتات المعدلة وراثيًا هي نباتات تم تعديل جينوماتها من خلال تقنيات الهندسة الوراثية إما عن طريق إضافة جين غريب أو إزالة جين ضار معين. سيتم إدخال جين غريب في نبات من نوع أو مملكة مختلفة.

النباتات المعدلة وراثيا تسمى أيضا المحاصيل المعدلة وراثيا. يتم تعريفه أيضًا على أنه & # 8220 تم تصميم النباتات المعدلة وراثيًا للبحث العلمي ، لإنشاء ألوان جديدة في النباتات ، وتقديم اللقاحات ، وإنشاء محاصيل محسنة.

تم إنشاء النباتات المحورة جينيا لتحقيق هدف إدخال نوع جديد إلى العالم لا يحدث بشكل طبيعي من خلال التلقيح. يُعرف تسلسل الجين المُدرج باسم التحوير الجيني. غالبًا ما يطلق على النباتات التي تحتوي على جينات محورة اسم المحاصيل المعدلة وراثيًا أو المحاصيل المعدلة وراثيًا.

يمكن هندسة جينومات النبات بالطرق الفيزيائية أو عن طريق استخدام الجراثيم لإيصال التسلسلات المستضافة في النواقل الثنائية لـ T-DNA & # 8221.

تعتبر النباتات المحورة جينيا ومنتجاتها حاليًا أكثر إنتاجية وتنظيمًا في الولايات المتحدة تحت سلطة وزارة الزراعة الأمريكية (USDA).

يتم التعبير عن الأجسام المضادة لأول مرة في النباتات المعدلة وراثيًا في عام 1989. تم إنتاج الأجسام المضادة المختلفة وشظايا الأجسام المضادة والمجالات في العوائل النباتية بالإضافة إلى الطول الكامل.

أجرى الباحثون تجربة وبحثًا مهمًا حول تطوير النباتات المعدلة وراثيًا التي تم إنشاؤها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة أو الحيوانات والتي توفر للباحث نظرة ثاقبة حول ما هو ممكن.

السبب الرئيسي لإنشاء نباتات معدلة وراثيًا هو تطوير محصول وجعله مفيدًا ومنتجًا قدر الإمكان.

يستغرق الأمر وقتًا وعملية طويلة لإنشاء نبات به أفضل الجينات المتوفرة ، أو مع الأنواع ذات الصلة الوثيقة لتجميع الجينات المختلفة معًا.

تم إنشاء وتطوير أول نبتة معدلة وراثيا من خلال إدخال جين مقاوم للمضادات الحيوية في التبغ. بعد إنشاء أول مصنع معدل وراثيا ، أصبح شائعًا ويتم إنشاء العديد من النباتات بواسطة الجينات المحورة.

الغرض الرئيسي من إنشاء نباتات معدلة وراثيا هو إنتاج محاصيل ذات جودة عالية وعائد مرتفع.

يتم دمج نباتات المحاصيل مع الجينات المقاومة للأمراض لإضفاء المقاومة تجاه هذه الأمراض المسببة للأمراض التي تسببها الآفات والبكتيريا والفيروسات.

في المستقبل ، سيكون للنباتات المعدلة وراثيا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام بديل ثمين في حل مشكلة الأمن الغذائي التي تحدث في عالم عدد السكان المتزايد.

يجب فحص الآثار غير المقصودة لنقل الجينات في المحاصيل المعدلة وراثيًا بدقة من خلال طرق تحديد السمات الأيضية لتجنب إنتاج نبات معدّل وراثيًا مع وجود اختلاف كبير في التركيب الكيميائي من نبات غير معدّل وراثيًا أو نبات معدّل وراثيًا ينمو في نفس الحالة

الخطوات المتبعة في إنتاج النباتات المعدلة وراثيا:

الخطوات القليلة التي ينطوي عليها إنتاج النباتات المحورة جينيا. هم انهم:

  1. تحديد وعزل واستنساخ الجينات للصفات المهمة زراعياً
  2. تصميم بناء الجينات للإدراج
  3. تحويل النباتات المستهدفة بالبناء الجيني
  4. اختيار الأنسجة / الخلايا النباتية المعدلة وراثيا
  5. تجديد النباتات المعدلة وراثيا

هذه هي الخطوات التي تدخل في إنشاء إنتاج النباتات المعدلة وراثيا. يتم إنشاء النباتات المعدلة وراثيًا باستخدام هذه الخطوات.

مزايا النباتات المعدلة وراثيا:

مزايا وفوائد النباتات المعدلة وراثيا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام هي:

تشمل المزايا الرئيسية للنباتات المعدلة وراثيا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام إنتاجية أكبر ومقاومة للأمراض والآفات وقادرة على النمو في ظل ظروف مرهقة.

يعد تحسين المحصول أحد مزايا النباتات المعدلة وراثيًا. يلعب تحسين الغلة دورًا مهمًا في تكنولوجيا الجينات ويزيد من إنتاجية محاصيل الغذاء والألياف والمحاصيل والخضروات.

تتحقق الزيادة في المحصول من خلال السيطرة على الخسائر التي تسببها الحشرات والأمراض المختلفة.

لعب التحسن في مقاومة الأمراض والحشرات دورًا مهمًا في تكنولوجيا الجينات. تصاب نباتات المحصول بالحشرات والمبيدات الحشرية. لكن النباتات المعدلة وراثيا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام لا يمكن أن تتأثر بالحشرات.

يعد تحسين الجودة أحد المزايا الرئيسية للنباتات المحورة جينيا. ساعدت تكنولوجيا الجينات في تحسين كل هذه الأنواع الثلاثة من الجودة في المحاصيل المختلفة. يمكن أن تنتج أكثر في مساحة صغيرة من الأرض.

يمكن أن يطعم السكان الذين يتزايد عددهم بسرعة لأنه يظهر زيادة كبيرة في الغلة. إنه يقلل من استخدام المبيدات الحشرية والمبيدات الحشرية أثناء الزراعة والتي قد تكون خطوات كبيرة لتحسين الإمدادات الغذائية.

هذه هي مزايا وفوائد النباتات المعدلة وراثيًا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام والتي ستجعلك تفهم مزاياها.

مساوئ النباتات المعدلة وراثيا:

عيوب وعيوب النباتات المعدلة وراثيا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام هي:

تشمل العيوب الرئيسية للنباتات المعدلة وراثيا ردود الفعل التحسسية وظهور الآفات الخارقة وفقدان التنوع البيولوجي.

يزيد من تكلفة الزراعة ويميل أكثر نحو تسويق الزراعة التي تعمل على أرباح غير أخلاقية.

لا تشكل المحاصيل المعدلة وراثيا خطرا على المزارعين فحسب ، بل تهدد التجارة والبيئة كذلك. تم تغييره بيولوجيا. ومن ثم ، فإن الأطعمة المعدلة وراثيا قد تشكل خطرا على صحة الإنسان.

سوف يصبح الإنتاج المفرط للأطعمة المعدلة وراثيًا غير فعال بمرور الوقت لأن الآفات التي تستخدم هذه السموم لردعها قد تطور في النهاية مقاومة تجاهها.

هذه هي عيوب وعيوب النباتات المعدلة وراثيا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام. سيساعدك هذا على معرفة أن كل شيء في العالم سيكون له إيجابيات وسلبيات منفصلة.

ستساعدك هذه المقالة على التعرف على النباتات المعدلة وراثيًا أو المحاصيل المعدلة بشكل عام.


الحيوانات المعدلة وراثيا والعمليات المعدلة وراثيا

إن التكاثر هو تقنية جديدة لتغيير خصائص الحيوانات عن طريق التغيير المباشر للمادة الجينية. لقد تم تطبيقه بين علماء التكنولوجيا الحيوية منذ تطوير الفئران المعدلة وراثيًا & # 8216super & # 8217 في عام 1982 ، وتطوير الفئران الأولى لإنتاج عقار بشري (منشط البلازمينوجين النسيجي) في عام 1987. يتم استخدام الأغنام والماعز المعدلة وراثيًا لإنتاج المؤتلف البروتينات التي تفرز في الحليب. في التطوير الصيدلاني ، يمكن استخدام الحيوانات والنباتات المعدلة وراثيًا كمفاعلات حيوية & # 8216 & # 8217 للإنتاج الكيميائي. يتم إدخال الجين المحول في البويضة المخصبة أو خلايا الجنين في مرحلة مبكرة عن طريق الحقن المجهري ، أو التلاعب بالخلايا الجذعية الجنينية أو باستخدام ناقلات الفيروسات القهقرية.

عملية المعدلة وراثيا:

تتمثل الخطوة الأولى في تطوير كائن حي معدل وراثيًا في تحديد وإعداد وتنقية ترميز الحمض النووي للسمة المعينة المرغوبة. لا يحتوي الجين المحول على الجين المعني فحسب ، بل يحتوي أيضًا على تسلسل محفز يتحكم في وظيفة الجين & # 8217s. نقاء بناء الحمض النووي مهم لتجنب التأثير السام على الجنين. يمكن إدخال الجينات المحورة إلى الحيوانات بثلاث طرق. يتضمن كل منها نقل الجينات إلى بويضة مخصبة أو إلى خلايا جنين في مرحلة مبكرة. يتم زرع الأجنة المعدلة في رحم حيوان مضيف حيث تتطور إلى ذرية معدلة وراثيًا.

حقن مكروي:

تم توثيق طريقة الحقن المجهري لأول مرة في عام 1966. وهي الطريقة الأكثر استخدامًا لإنتاج حيوانات معدلة وراثيًا. في هذه الطريقة ، يتم حصاد البويضات من الحيوانات ذات الإباضة الفائقة وتخصيبها في المختبر. يتم استخدام أنبوب دقيق لحمل البويضة المخصبة وإبرة دقيقة للغاية تستخدم لحقن الحمض النووي مباشرة في النواة (الشكل 19.10). ثم يُزرع الجنين في رحم الأم البديلة. بعد الولادة ، يتم اختبار الحيوانات لتحديد ما إذا كان لديها الجينات المعدلة والسمات المرغوبة المقابلة. تستخدم هذه الطريقة بشكل شائع لإنتاج الأسماك والحشرات والطيور والثدييات المعدلة وراثيًا.

ناقلات الفيروسات القهقرية:

يمكن استخدام الفيروسات القهقرية لإصابة خلية جنين في مرحلة مبكرة قبل الزرع. الفيروسات نواقل فعالة للحمض النووي ، ومع ذلك ، فإن حجم الجينات المحورة يقتصر على 8 إلى 10 كيلو قاعدة. النسل خيمري ولا يحدث الانتقال إلا إذا اندمج الفيروس القهقري في بعض الخلايا الجرثومية. يمكن تجميد الأجنة التي تحمل الجين المحول وتخزينها للزرع.

الخلايا الجذعية الجنينية:

الخلايا الجذعية الجنينية (ES) هي خلايا متعددة القدرات معزولة من كتلة الخلايا الداخلية للأجنة المبكرة. يمكن تعديل الخلايا الجذعية الجنينية وراثيا في المختبر ودمجها في الكيسة الأريمية للزرع. ثم يتم إجراء النقل الجنيني مما يؤدي إلى إنتاج حيوان كيميري (الشكل 19.11). في إنتاج الفأر الخيمري ، تتداخل الخلايا الجذعية الجنينية للفأر الأسود مع تلك الموجودة في ألبينو. يُزرع الجنين المحقون في رحم الأم البديلة. النسل المولود لديه لون بشرة أبيض وأسود. كان يسمى هذا الفأر الوهم أو الفأر الوهمي. تسمى الفئران المعدلة وراثيًا التي تحمل جينًا بالضربة القاضية الفئران بالضربة القاضية. أصبح من الممكن الآن اختيار الجين وضربه (إزالته) وإجراء تعديلات جينية في الخلايا الجنينية والفأر. هذه الحيوانات مفيدة بشكل خاص في دراسة التحكم الجيني لعملية النمو.

في الآونة الأخيرة ، أصبح من الممكن تمديد إجراء الزرع النووي ، الذي تم إجراؤه في الأصل في البرمائيات إلى الثدييات. كان أول حيوان ثديي يتم استنساخه بهذه الطريقة هو & # 8216Dolly & # 8217. طور إيان ويلموت وزملاؤه في معهد روزلين ، إدنبرة ، اسكتلندا ، أول حيوان ثديي مستنسخ & # 8216 دوللي & # 8217 في عام 1996. & # 8216 دوللي & # 8217 هو أول حمل معدّل وراثيًا يتم إنتاجه عن طريق النقل النووي. تم إنتاجها من خلايا الأرومة الليفية الجنينية التي تم تعديلها عن طريق إضافة ترميز الجينات البشرية لعامل تخثر الدم IX جنبًا إلى جنب مع الجين الواسم ، وقد استخدم النقل النووي بنجاح في استنساخ العديد من أنواع الثدييات بما في ذلك الأغنام والفئران والماشية والقطط والقرود .


المزالق والقيود المحتملة لتجارب الحيوانات المتحولة

تتطلب جميع الإجراءات الحالية المعدلة وراثيا معدات متخصصة ومشغلين مهرة. يتم الحصول على أفضل النتائج في الأماكن التي يتفرغ فيها الأفراد المسؤولون لهذه الأنشطة. حتى في الإعدادات التي توفر فيها المعامل الأساسية هذه التكنولوجيا كخدمة للمحققين الآخرين ، لا ينبغي التقليل من الوقت والنفقات اللازمين لإنشاء وتحليل النماذج المعدلة وراثيًا بالمعلومات. تصبح تربية الحيوانات مكونًا رئيسيًا للتجربة ، ومن السهل أن تنغمس في الجهود المبذولة لإنتاج والحفاظ على عدد كاف من الحيوانات من الأنماط الجينية الصحيحة للتحليلات المطلوبة. حتى مستعمرة معدلة وراثيًا ذات حجم متواضع يمكن أن تستهلك 5000-10 آلاف دولار شهريًا أو أكثر في تكاليف سكن الحيوانات وتحتل جهود العديد من الأفراد.

في البداية ، قد تكون النتائج الإيجابية والمثيرة مجرد بداية. على سبيل المثال ، Huang et al. (6) حذف الجين المشفر لأكسيد النيتريك سينثاس (eNOS) ووجد أن متوسط ​​ضغط الدم الشرياني كان أعلى بمقدار 20 مم زئبقي من الضوابط من النوع البري. قد لا يكون التفسير الجذاب البسيط بأن توسع الأوعية المحيطية ضعيفًا بسبب انخفاض تخليق أكسيد النيتريك (NO) ، مع ذلك ، لتفسير هذه النتيجة. ربما يكون NO الناتج عن eNOS مهمًا في تنظيم الجزيئات الأخرى ذات الخصائص الفعالة في الأوعية ، وفي التحكم في النتاج القلبي وكذلك توسع الأوعية المحيطي كمحدد لضغط الدم ، أو في تعديل وظيفة مستقبلات الضغط أو الضوابط الحركية في الجهاز العصبي المركزي. هدفنا هو التأكيد على أن التلاعب الجيني الذي يتبعه الوصف الأولي للنمط الظاهري غالبًا ما يفتح أسئلة إضافية ، ويجب على الباحثين التخطيط وفقًا لذلك.

قد تمثل النتائج السلبية لتجربة أولية معدلة وراثيًا أيضًا بداية رحلة علمية مهمة ومثيرة للاهتمام. إذا كان من الممكن استبعاد التفسيرات التافهة أو المصطنعة لنقص النمط الظاهري (أي عدم وجود عواقب هيكلية أو وظيفية قابلة للقياس) بعد تعديل جيني معين ، فيجب عندئذٍ النظر في عدد من التفسيرات المحتملة ، التي تتطلب تجارب إضافية. مشكلة تافهة شائعة في تصميمات البحث المتعلقة باكتساب الوظيفة أو السلبية المهيمنة هي الفشل في التعبير عن الجينات المحورة إلى المستويات ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية في النمط الزماني والمكاني المتوقع. عندما يتكامل الجين المحول عشوائياً في كروموسومات المضيف ، فإن العديد من المتغيرات التي يمكن أن تمارس تأثيرات عميقة على التعبير عن الجينات المحورة تكون غير متحكم فيها ، مما يؤدي أحيانًا إلى نتائج سلبية أو مصطنعة. عادةً ما يتكامل الحمض النووي الغريب كمصفوفات خطية ، تشتمل على أعداد متغيرة من نسخ بناء الجينات المحورة. على الرغم من أن المرء قد يتوقع بشكل بديهي أن يؤدي عدد أكبر من نسخ الجين المحور إلى مستويات أعلى من التعبير ، إلا أن هذا ليس هو الحال في كثير من الأحيان. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتأثر الوظيفة المرغوبة للعناصر التنظيمية النسخية المتضمنة في التحوير (على سبيل المثال ، التعبير الخاص بالعضلات) بشكل عميق بالموقع الكروموسومي الذي يتكامل فيه الجين المحول. قد يؤدي إدخال الجينات المحورة العشوائية في بعض الأحيان إلى تغيير الجينات الذاتية (الطفرات الإدراجية) ، مما يؤدي إلى إرباك تفسير النمط الظاهري. أخيرًا ، قد تنشأ مشاكل أكثر غرابة ، مثل البصمة الجينية (إسكات الجين النسخي بناءً على انتقال الهياكل النووية القمعية من الوالدين إلى نسلها) ، وتؤدي إلى نتائج مربكة. يعد التباين في التعبير الجيني بناءً على الاختلافات في جرعة الجين وتسلسل الحمض النووي الذي يحيط بموقع الإدخال سمة عالمية لجميع التجارب التي تستخدم هذا النهج ، في حين أن المشكلات الأخيرة تظهر فقط في بعض الأحيان.

تتمثل الممارسة التقليدية للتعامل مع هذه المشكلة في إنشاء وتحليل سلالات متعددة من الفئران المعدلة وراثيًا التي تحمل أي جين متحور معين ، يمثل كل منها حدثًا مختلفًا لإدخال الكروموسومات. من الضروري بالنسبة لمعظم الأغراض تقييم سطرين مستقلين على الأقل. كلما كان ذلك ممكنًا ، من المفيد تقييم علاقات الاستجابة للجرعة بين تعبير الجينات المحورة والنمط الظاهري المحدد من خلال تحليل سطور منفصلة من الفئران المعدلة وراثيًا التي تعبر عن منتج الجينات المحورة في كل من مستويات الوفرة المتعددة. بالنسبة للتجارب المصممة لتقييم وظيفة عناصر التحكم في النسخ الموجودة في الجينات المحورة ، قد يكون من الضروري تقييم 5-10 خطوط معدلة وراثيًا مستقلة لتكون واثقًا من التفسير الصحيح.

تعمل التعديلات المستهدفة للجينات الذاتية عن طريق إعادة التركيب المتماثل على الالتفاف على أوجه عدم اليقين المرتبطة بالإدخال العشوائي للكروموسومات للجينات المحورة. ومع ذلك ، قد تحدث مفاجآت حتى مع هذه التكنولوجيا الأكثر تعقيدًا وتطلبًا. على سبيل المثال ، عند إنشاء أليل فارغ في جين واحد ، من الممكن عن غير قصد تدمير عناصر التحكم في النسخ التي تحكم التعبير عن الجين المجاور. يبدو أن مثل هذه الأحداث تفسر الحالات التي يقوم فيها معملين مختلفين بإخراج نفس الجين ولكنهما يلاحظان أنماطًا ظاهرية مختلفة بناءً على الاختلافات الدقيقة في التصميم المحدد لمتجه الاستهداف (13). يُنصح بالحصول على أكبر قدر ممكن من المعلومات حول التنظيم الجينومي للمنطقة المستهدفة لتجنب أو على الأقل إدراك الصعوبات المحتملة من هذا النوع.

لقد ناقشنا بالفعل كيف أن الموت الجنيني قد يمنع اختبار الفرضية الأصلية ، وهي نتيجة أولية مخيبة للآمال لبعض التجارب. التجارب المعدلة وراثيا المصممة لاختبار الفرضيات المتعلقة بالتنظيم الفسيولوجي أو الفيزيولوجيا المرضية للحيوانات البالغة تصبح غير قابلة للتطبيق إذا كان التعديل الجيني المحدد يضعف وظيفة تنموية أساسية وتموت الحيوانات المعدلة وراثيا في الرحم. قد تكون الوظيفة الأساسية لجين معين أثناء التطور غير مرتبطة بوظائفه خلال حياة البلوغ. بالنسبة للتجارب التي يكون فيها الإفراط في التعبير أو التعبير خارج الرحم عن التحوير أو حذف الجين هو الهدف ، يمكن تجنب مشكلة فتك الجنين باستخدام مناطق التحكم في النسخ غير النشطة (أو تقريبًا) أثناء الحياة الجنينية والجنينية ولكنها نشطة للغاية في أنسجة البالغين ذات الأهمية. يمتلك محفز السلسلة الثقيلة α-myosin هذه الخاصية فيما يتعلق بالتعبير الخاص بالقلب (20) وقد تم استخدامه على نطاق واسع وبنجاح لدفع التعبير عن الجينات المحورة في القلب البالغ أو حديثي الولادة والذي من المحتمل أن ينتج عنه تأثيرات مميتة في الأجنة. لسوء الحظ ، لا يتوفر المروجون الموقوتون في المقابل للتعبير الجيني في العديد من أنواع الخلايا الأخرى.

يجب أن يكون الباحثون الذين يستخدمون الحيوانات المعدلة وراثيًا أيضًا مدركين للاختلافات المحتملة في الأنماط الظاهرية التي لوحظت عند فحص تعديل جيني متطابق ظاهريًا في سلالات فطرية مختلفة من الفئران أو في الحيوانات الفطرية. قد ينتج عن نفس الجينات المعدلة وراثيًا المفرط التعبير أو الضربة القاضية للجين نمطًا ظاهريًا شديدًا في إحدى السلالات وخفيفًا في سلالة أخرى. يعد عامل النسخ المستجيب لنقص الأكسجة EPAS-1 ضروريًا للبقاء على قيد الحياة في سلالات معينة من الفئران (21) ولكن تنجو الحيوانات EPAS-1 عندما يتم عبور الأليل الفارغ إلى خلفيات وراثية مختلفة (R. Hammer ، الاتصال الشخصي). يكمن أساس هذه الاختلافات في ما يسمى بـ "الجينات المعدلة" ، وهي الاختلافات الأليلية التي تؤثر على الاستجابات للجين المحور. إنها ممارسة جيدة لتقييم آثار الجينات المحورة أو الضربة القاضية في أكثر من سلالة فأر.

قد تؤدي الاستجابات التكيفية لتعديل وراثي إلى إرباك تفسير الأنماط الظاهرية. من المهم أن نتذكر أن النمط الظاهري الذي لوحظ في أي تجربة معدلة وراثيًا هو وظيفة لكل من التعديل الجيني المخطط له والاستجابات الثانوية للكائن الحي لهذا الاضطراب. تم تقديم مثال مثير لهذا المبدأ مؤخرًا من خلال دراساتنا الخاصة بالفئران التي تم فيها تعطيل جين الميوغلوبين. أظهرت التجارب السابقة باستخدام المثبطات الدوائية لتكوين أوكسيوجلوبين أن الميوجلوبين ضروري للحفاظ على استقلاب الطاقة والوظيفة الانقباضية لعضلة القلب. ومع ذلك ، من المثير للدهشة أننا وجدنا أنه يمكن الحفاظ على وظيفة القلب الطبيعية في الفئران الخالية تمامًا من الميوجلوبين (4). على الرغم من أنه يمكن تفسير هذه النتيجة للإشارة إلى أن الميوغلوبين غير مهم لنقل الأكسجين في عضلة القلب ، إلا أن هذا ربما يكون غير صحيح. لقد قررنا لاحقًا أن البقاء على قيد الحياة في غياب الميوغلوبين ممكن فقط بسبب الاستجابات التكيفية القوية التي تعوض عن غياب الميوغلوبين. كشف فحص عدد كبير من النسل من تهجين الزيجوت المتغاير (أي تزاوج اثنين من الميوجلوبين +/ حيوان) أن أكثر من نصف الأجنة التي لا تحتوي على الميوغلوبين (- / -) تموت في الرحم بين الجنين. اليوم 9.5 و 11.5، وهي فترة من النمو السريع (ومن المفترض زيادة الطلب على الطاقة) للقلب الجنيني. تُظهر حيوانات الميوغلوبين - / - التي بقيت على قيد الحياة تعبيرًا متزايدًا عن الجينات المستجيبة لنقص الأكسجة ، وزيادة الأوعية الدموية في القلب ، وزيادة تدفق الدم التاجي ، وزيادة تركيزات الهيموغلوبين ، وإعادة برمجة التعبير الجيني لعضلة القلب فيما يتعلق بالعديد من الجينات الأخرى (D. ويليامز ، ملاحظات غير منشورة). Apparently, myoglobin deficiency is fatal unless these pleiotropic adaptive responses are sufficiently robust to compensate for the defect in oxygen transfer. Further exploration of the molecular basis for survival in the absence of myoglobin using this transgenic model should extend our understanding of the repertoire of defense mechanisms used by mammalian organisms to maintain function when oxygen transport is limited.

ال HIF1-α gene deletion studies of Yu et al. (22) further illustrate the care that must be taken in studying the effects of a gene deletion. When HIF-1α +/− (heterozygous null) mice are exposed to 10% O2 for 6 wk, two of the major physiological adaptations to hypoxia, polycythemia and right ventricular hypertrophy, are similar to those observed in wild-type (HIF-1α +/+) littermates. If the animals had been examined at only this single time point, one would conclude that haploinsufficiency of HIF-1α is unimportant for these adaptations. However, measurements made after 1, 2, 3, 4, and 5 wk of hypoxia showed a delay in both erythrocytosis and right ventricular hypertrophy in the early weeks, demonstrating a role for HIF1-α in these processes.

Many mammalian proteins are present as multiple isoforms, closely related proteins derived from different genes. The planning and interpretation of gene knockout experiments, in particular, must take into account the potential for overlapping or redundant functions of such proteins. It often may be necessary to generate animals bearing null alleles in two or more proteins of multigene families to gain an understanding of their function. A prominent example of such functional redundancy among individual members of multigene families involves members of the MyoD family of basic helix-loop-helix proteins that we now know exert overlapping but distinctive functions during development of skeletal muscles and in muscle regeneration following injury. Skeletal muscle development is nearly normal in mice that lack either MyoD or the closely related Myf5 protein (2, 17) however, the double knockout (MyoD −/−:Myf5 −/−) has a severe phenotype, and skeletal muscles fail to form (18). Although these two genes are not entirely redundant (14), each is capable of compensating for a deficiency of the other with respect to myogenic differentiation during embryonic life. Interestingly, however, the degree of functional redundancy of these two proteins is less complete during muscle repair following injury to adult muscles, and animals lacking only MyoD have a severe deficit in muscle regeneration (10).

Finally, it is important to use caution in interpreting the results of transgenic experiments that involve overexpression of a given protein in transgenic mice, as produced by linkage of a highly active promoter to the protein coding region of the gene of interest. It should be remembered that exaggerated physiological effects produced in such an experiment demonstrate only that the gene/protein in question is capable of the observed function. The results of an overexpression experiment cannot, in the absence of other data, establish the normal physiological role of that gene or protein.


مثال

  • restores function in a mutant animal or
  • knocks out the function of a particular locus.
  • the desired gene
  • neo r, a gene that encodes an enzyme that inactivates the antibiotic neomycin and its relatives, like the drug G418, which is lethal to mammalian cells
  • tk, a gene that encodes thymidine kinase, an enzyme that phosphorylates the nucleoside analog ganciclovir. بوليميريز الحمض النووي fails to discriminate against the resulting nucleotide and inserts this nonfunctional nucleotide into freshly-replicating DNA. So ganciclovir kills cells that contain the tk الجين.

الخطوة 1

  • Most cells fail to take up the vector these cells will be killed if exposed to G418.
  • في few cells: the vector is inserted randomly in the genome. In random insertion, the entire vector, including the tk gene, is inserted into host DNA. These cells are resistant to G418 but killed by gancyclovir.
  • في still fewer cells: homologous recombination يحدث. Stretches of DNA sequence in the vector find the homologous sequences in the host genome, and the region between these homologous sequences replaces the equivalent region in the host DNA.

الخطوة 2

  • The cells (the majority) that failed to take up the vector are killed by G418.
  • The cells in which the vector was inserted randomly are killed by gancyclovir (because they contain the tk gene).
  • This leaves a population of cells transformed by homologous recombination (enriched several thousand fold).

الخطوه 3


How can we differentiate genetic&nbspengineering and transgenic engineering?

Thank you for a great question – one that addresses much of the confusion in the popular press. In my response, I’ll cover the difference between transgenic organisms and GMOs in detail, to give you a better grasp of the distinction between the two.

To a geneticist, genetic modification means exactly that: a modification is made to the genetic material. This heritable form of variation, of course, is caused by mutation. Mutation can be either natural or induced. Classic agents that can induce mutation are certain chemicals and some forms of radiation. For years, plant breeders have used induced mutation breeding to create favorable traits in plants, as well as other organisms. These investigators treat seeds with a powerful mutagenic agent and then screen progeny arising from these seeds for the trait of interest. The breeders also select against detrimental traits caused by the mutagen. These detrimental mutations are much more common than advantageous changes.

‘Natural’ mutations can also be caused by the radiation and chemicals we expose ourselves to in our normal life however, most natural mutations occur when cells make mistakes in copying their DNA.

To summarize the above explanation in simpler terms genetically modified organisms are organisms created when a breeder either increases or removes a gene that’s already present in the altered organism in order to create a more desirable outcome, such as resistance to discoloring or a change in size.

So, what is transgenic manipulation then and how does it differ?

Transgenics is the brand of biology that’s concerned with transgenic organisms. Transgenic engineering refers to the movement or insertion of a gene into an organism that normally does not have a copy of that gene, unlike genetic engineering which only increases, decreases or removes a gene that is already present in the organism. Transgenic engineering can be either natural or induced. A recent paper (Kyndt et al 2015 Proceeding of the National Academy of Sciences 112: 5844) documents the natural transfer of some bacterial genes into sweet potato using exactly the same transferring system that is used by scientists to make some of the transgenic products now on the market. On top of this, some organisms have the ability to make new genes by combining pieces of older existing genes (reviewed in Lal and Hannah, 2005 Proc. Natl Acad Sciences 102:9993).

Therefore, it should be clear that the use of the term “GMO” to describe a transgenic organism is wrong, however the misuse of the term is so popularized that it’s virtually impossible to change. It should also be clear that transgenic approaches are no more ‘unnatural’ than genetic engineering, yet genetic engineering does not receive the same volume of negative press that transgenic research does. This distinction makes no scientific sense.

What does make sense, though, is that some groups wish to increase their market share by demonizing transgenic plants. I find their position indefensible, given how this gene technology can help feed people in developing countries, keep our food costs as low as possible and aid the environment by reducing our carbon footprint and reducing soil erosion.


شاهد الفيديو: التقنيات الحيوية الكائنات المعدلة وراثيا 7 (كانون الثاني 2022).