Storia della biogenetica, quali studi, concetti di base

IL Biogenetica È il campo combinato di studio di biologia e genetica. Implica lo studio di qualsiasi fenomeno che colpisce gli esseri viventi, analizzato da entrambe le prospettive e il modo per affrontare questo fenomeno.

Il termine biogenetico è stato anche usato per definire la modifica degli esseri viventi da alcuni organismi "bianchi". Il ramo della conoscenza che si concentra, comprende o consente le estremità associate alle due definizioni precedenti è anche noto come ingegneria genetica.

Il batterio del suolo Agrobacterium Swimfaciens consente a qualsiasi gene clonato in qualsiasi pianta che vogliamo modificare. È la principale via di miglioramento delle piante da parte della tecnologia del DNA ricombinante. Questi pezzi di foglie modificati dai batteri consentiranno di rigenerare una pianta transgenica completa, normale e migliorata.(Fonte: SEB951 a in.Wikipedia/CC BY-SA (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/) via Wikimedia Commons)

Tuttavia, nel mondo della scienza l'uso della parola biogenetica (a) come aggettivo di quello della biogenetica come il nome di una scienza separata è più diffuso. Molto probabilmente, volendo usare un tale sostantivo (biogenetica), l'ingegneria genetica è davvero menzionata.

Al contrario, l'aggettivo biogenetico (a) si riferisce piuttosto a tutto ciò che riguarda il Biogenesi (origine biologica) di alcune molecole, struttura, tessuto, organo o entità biologica.

L'ingegneria genetica riunisce l'insieme di metodi, strategie, tecniche e applicazioni pratiche necessarie per modificare un essere vivente intenzionalmente e pianificato.

Pertanto obbedisce alla conoscenza biologica dell'individuo bianco della modifica (colui che vuole modificare) e il bisogno percepito di tale cambiamento. Cioè, è la scienza dedicata allo studio su come cambiare i geni e i genomi degli individui.

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Storia

L'addomesticamento delle specie, le croci di ricerca (come iniziano a Mendel) e il miglioramento della verdura mediante incrocio convenzionale non sono biogenetici, cioè non sono casi di ingegneria genetica. Si usa la selezione artificiale e la fecondazione controllata per ottenere qualcosa senza sapere come o perché.

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La biogenetica, d'altra parte, è nata quando siamo stati in grado di prendere un DNA specifico di un organismo, clonarlo e diffonderlo e/o esprimerlo in un altro. In altre parole, Biogenetics è nata grazie alla tecnologia del DNA ricombinante nei primi anni '70 (1970).

L'attività che definisce questo ramo della conoscenza è quella del "clone molecolare". Una volta che abbiamo enzimi di restrizione (forbici molecolari) e leghe del DNA (gomma in pasta) potremmo tagliare e colpire a comodo.

La scoperta della struttura del DNA è stata una delle scoperte più importanti del ventesimo secolo

Ecco come potremmo ricostruire di novo Una molecola di DNA autonoma (che può essere replicata solo in una cellula), come un plasmide. Quindi, siamo stati in grado di tagliare un gene specifico di umani di funzione nota e colpirlo in un plasmide di espressione.

Quando lo introduceva in un batterio, siamo stati successivamente in grado di produrre proteine ​​umane nei batteri per il nostro uso e consumo. Quindi, ad esempio, come abbiamo prodotto insulina umana ricombinante.

Attualmente possiamo fare ingegneria genetica (biogenetica) non solo di batteri, ma anche di funghi, piante e animali: questi sono gli "organismi geneticamente modificati" (OGM).

All'interno di questo gruppo di organismi abbiamo i transgenici così chiamati, che non sono altri che OGM che sono stati modificati dall'integrazione dei geni di altre specie.

Cosa studi biogenetica? Applicazioni

Modifica del gene

Biogenetica Studia come cambiare il gene o i genomi degli organismi bianchi della manipolazione genetica. D'altra parte, la biogenetica può affrontare qualsiasi processo biologico e determinare come la modifica di un organismo può portare alla risoluzione dei problemi.

Ad esempio, attraverso le tecniche utilizzate dalla biogenetica, il ricercatore può specificare la funzione di un gene o un gruppo di geni. Può anche produrre una certa biomolecola in un altro organismo, o persino un complesso percorso di biochimica.

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Miglioramento degli organismi

Attraverso la biogenetica, gli organismi possono essere migliorati in modo da essere in grado di resistere all'attacco di agenti patogeni e alle malattie che causano.

Puoi anche modificare gli organismi viventi in modo che possano affrontare lo stress ambientale causato da carenza di acqua, inquinamento del suolo, ecc. Alcune piante sono migliorate dalla biogenetica per renderle resistenti ai parassiti e anche alcuni animali per farle crescere più velocemente.

I batteri ricombinanti possono produrre un'ampia varietà di diversi composti utili nelle industrie alimentari e bere, farmaceutiche e di salute degli animali, tra gli altri, tra gli altri.

Correzione delle mutazioni

Infine, con le attuali tecniche di editing del genoma, abbiamo la capacità di correggere le mutazioni e quindi prevenire lo sviluppo di malattie di base genetica, aumentare l'espressione di un gene e modificare i genotipi (e quindi i fenotipi) praticamente qualsiasi organismo.

Concetti di base in biogenetica

Clone molecolare

Il clone molecolare è la propagazione di massa di una regione distintiva di DNA isolato dal suo ambiente genomico. Questo frammento è clonato (attaccato) in un vettore di clonazione e/o espressione.

Per raggiungere questo obiettivo, vengono utilizzati enzimi di restrizione che tagliano con nucleotidi e campionati che uniscono gli ADN che si desidera incollare.

In quasi tutti i casi, i passaggi di base del clone molecolare vengono eseguiti nei batteri. In questi, viene prodotto il DNA clonato e la molecola di DNA ricombinante, che può quindi essere trasferita ad altri organismi più complessi. In biogenetica puoi anche usare virus come veicoli per scopi diversi.

Amplificazione PCR

Un progresso importante nella produzione di massa di specifiche molecole di DNA è stata quella dell'implementazione dell'amplificazione da parte della reazione a catena della polimerasi (PCR, inglese Reazione a catena della polimerasi).

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Questa è una massiccia tecnica di sintesi del DNA In vitro. Qui, usando un termocyctor, una piccola molecola di DNA, diciamo come un gene nucleotidico di 1.500, consente di produrre 235 copie in pochissime ore.

Termociler: la semplice macchina che consente di amplificare qualsiasi DNA in pochissime ore (fonte: Samsara, tramite Wikimedia Commons)

Un termociclatore consente di eseguire loop automatizzati delle tre temperature cruciali in qualsiasi protocollo di amplificazione del DNA mediante PCR. Questi sono quelli di:

• denaturazione (apertura del DNA)
• Ringing (incontro del gene bianco) e
• Sintesi (polimerizzazione)

L'amplificazione del DNA da parte della PCR è una tecnica biogenetica indispensabile in tutti i campi della biologia e della medicina moderne.

Sequenziamento e editing

Il sequenziamento del DNA riunisce una vasta serie di tecniche che ci consentono di sapere con una certa precisione l'ordine in cui i nucleotidi si trovano in una particolare molecola di DNA. Questo ci consente di "leggere" le informazioni come codificate nel nostro genoma.

Infine, sono stati messi in pratica i metodi di modifica del DNA che consentono al "testo biologico" della molecola di eredità.

In questo modo non siamo solo in grado di "leggere" il DNA attraverso il sequenziamento di geni e genomi, ma possiamo correggere il testo o alterlo per raccontare un'altra storia.

Cioè, attraverso la biogenetica (ingegneria più adeguatamente genetica) possiamo clonare i geni, aumentarli mediante amplificazione mediante PCR, leggerli sequenziando e cambiare il testo per edizione.

Riferimenti

1. Alberts B et al. (2017) Biologia molecolare della cellula, 6a edizione. Garland Science, New York City. 1464 pp.
2. Green MR, Sambrook J (2012) Clonazione molecolare: laboratorio manuale, Quarta edizione. Set di tre volumi. Cold Spring Harbor, USA. 2028 pp.
3. Pepper MS (2019) Edizione speciale del SAMJ dedicato alla terapia cellulare e genica. S afr med j. 109 (8b): 12719.
4. Salsman J, Dellaire G (2017) Editing del genoma di precisione in CRISPR è stato. BIOLO BIOCHEM CELL. 95 (2): 187-201.
5. Singh RR (2020) Essiccazione di prossima generazione in un rilevamento ad alto sensibile delle mutazioni nei tumori: sfide, progressi e applicazioni. J mol Diagn. S1525-1578 (20) 30330-5.