Inżynieria genetyczna, ogół technik powodujących zmianę materiału genetycznego komórki lub organizmu w celu wyeliminowania niepożądanych cech lub nadania pożądanych, stosowanych w przemyśle, rolnictwie i medycynie. Podstawowymi technikami są: hodowla zwierząt i hodowla roślin, hybrydyzacja oraz rekombinacja DNA.
Inżynieria genetyczna polega na:
izolowaniu fragment materiału genetycznego z
komórki,
wprowadzeniu zmian do informacji genetycznej,
przenoszeniu fragment DNA do komórek innego
organizmu,
powielaniu (klonowaniu) genów i całych
organizmów.
Transgeniczne organizmy, transgenowe organizmy, genetycznie zmodyfikowane organizmy (z ang. GMOs), organizmy, które mają wbudowany fragment obcego DNA w swój genom, i u których następuje ekspresja wbudowanych genów.
Obcy DNA jest wprowadzany metodami inżynierii genetycznej przez wektory do komórek bakterii, zapłodnionych komórek jajowych zwierząt lub komórek zarodka w początkowej fazie rozwoju zarodkowego.
Transgeniczne rośliny uzyskuje się przez wprowadzenie obcego DNA za pomocą plazmidów znajdujących się w komórkach, infekujących roślinę, bakterii np. Agrobacterium tumefaciens i z w ten sposób transformowanej komórki odtwarza się całą roślinę.
Transgeniczne organizmy mają ogromne praktyczne (np. wyposażenie roślin w cechy nadające im wyższą odporność lub umożliwiające im życie w niesprzyjającym środowisku) oraz poznawcze (np. badania nad funkcjonowaniem genów, opracowywaniem leków) znaczenie.
- Stosowanie terapii genowej (zastępowanie genów wadliwych prawidłowymi) w chorobach uwarunkowanych mutacją pojedynczych genów, np. w mukowiscydozie, hemofilii.
- Wykorzystanie zrekombinowanych organizmów do biodegradacji zanieczyszczeń środowiska.
- Otrzymanie transgenicznych organizmów (organizmy wyższe, którym wprowadzono obcy gen), np. roślin (soja, kukurydza) opornych na szkodniki i herbicydy; owce, kozy produkujące białka wykorzystywane jako leki, myszy z genem kodującym hormon wzrostu szczura.
- Opracowanie testów diagnostycznych, które umożliwiają rozpoznanie choroby jeszcze przed wystąpieniem objawów, np. anemii sierpowatej, dystrofii mięśniowej, fenyloketonurii.
- Analiza DNA wykorzystana w kryminalistyce, np. w identyfikacji przestępców.
Inżynieria genetyczna niesie jednak pewne zagrożenia, np. wykorzystanie efektów badań do celów niezgodnych z obowiązującymi zasadami etyki.
Genetyka w hodowli roślin i zwierząt
Cel - uzyskanie osobników o cechach korzystnych dla hodowcy. Stosowane metody:
selekcja sztuczna - uzyskanie odmian o pożądanych cechach, np. krów produkujących dużo mleka, kur znoszących dużo jaj,
krzyżowanie wsobne (krewniacze) - kojarzenie osobników spokrewnionych ze sobą,
heterozja - wybujałość mieszańców w wyniku krzyżowania organizmów należących do dwóch różnych linii, np. mieszanka kukurydzy o wysokiej plenności,
wykorzystanie mutacji,
otrzymywanie poliploidów (o zwiększonym garniturze chromosomów) - często o większych wymiarach, na przykład większej zawartości cukru w burakach, dużych kwiatach, owocach,
klonowanie organizmów,
otrzymywanie organizmów transgenicznych (patrz: Osiągnięcia inżynierii genetycznej).
Genetyka w medycynie
- Poza wykorzystaniem inżynierii genetycznej w medycynie podstawowe metody profilaktyki chorób genetycznych polegają na:
sporządzaniu rodowodów (np. w dziedziczeniu grup krwi, hemofilii),
badaniach prenatalnych kariotypu płodu metodą amniopunkcji (pobranie płynu płodowego),
USG płodu - badania rozwoju morfologicznego płodu,
testach pourodzeniowych, np. w fenyloketonurii,
sporządzaniu map genetycznych, np. w dystrofii mięśni, chorobie Huntingtona,
leczeniu objawowym (złagodzenie skutków choroby genetycznej, np. fenyloketonurii).