BIOTECHNOLOGIA , INŻYNIERIA GENETYCZNA - CO TO TAKIEGO ?
Biotechnologia - zespół technologii , służących do wytwarzania użytecznych , żywych organizmów lub substancji pochodzących z organizmów lub ich częsci. Inaczej - wszelkie manipulacje żywymi organizmami prowadzące do osiągnięcia określonych korzyści.
Stosowana przez ludzi od zarania dziejów.
Obecnie : "Biotechnologia to zintegrowane zastosowanie wiedzy i techniki w dziedzinie biochemii , mikrobiologii i nauk inżynieryjnych w celu technologicznego wykorzystania zdolności drobnoustrojów , kultur tkankowych lub części z nich."
W celach biotechnologicznych można między innymi wykorzystywać techniki inżynierii genetycznej.
Współczesna biotechnologia opiera się w dużej mierze na rekombinacji DNA in vitro :
klonowaniu i ekspresji genów kodujących określone białka , zoptymalizowaniu poziomu ekspresji konkretnego sklonowanego genu , inżynierii białek czyli wprowadzaniu celowych zmian sekwencji nukleotydowych powodujących zmiany aminokwasów a co za tym idzie modyfikacje właściwości białka , często ulepszenie funkcjonowania , transgenizacji roślin i zwierząt i diagnostyce oraz terapii genowej.
Inżynieria genetyczna - zespół technik badawczych pozwalający na wyizolowanie i charakterystykę określonych genów , a także wprowadzenie do nich zmian. Dziedzina młodsza od poprzedniej. Rozwijana od początku lat 70-tych naszego wieku. Podstawą jej rozwoju była seria odkryć , z których wiele zostało nagrodzonych Nagrodami Nobla.
Odkrycie dwóch typów enzymów przyczyniło się w dużej mierze do rozwinięcia technik klonowania DNA. Pierwszy z nich to enzymy restrykcyjne - tnące DNA każdego organizmu na powtarzalny komplet fragmentów. Drugi typ to ligazy - enzymy trwale łączące pocięte fragmenty z samoreplikującymi się cząsteczkami DNA tzw. wektorami. Pozwala to na produkowanie zrekombinowanego DNA. Może on być włączany do odpowiednich komórek - komórek gospodarza. Najczęściej są to komórki bakteryjne ale również często stosuje się komórki drożdży , owadów czy ssaków. Wszystkie komórki potomne jednej komórki niosące ten sam rodzaj zrekombinowanego DNA to klon. Istnieją techniki pozwalające na wyizolowanie klonu zawierającego pożądany fragment DNA. Może on zostać zsekwencjonowany - inżynieria genetyczna dysponuje metodami umożliwiającymi poznanie kolejności nukleotydów praktycznie nieograniczonej długości cząsteczki DNA. Jest to zazwyczaj ostateczny etap analizy genu i chyba najdokładniejszy. Obecnie w dużej mierze zautomatyzowany. Niebawem poznana zostanie całkowicie sekwencja ludzkiego genomu. Kilka mniejszych genomów już zostało zsekwencjonowanych.
Ponadto istnieją procedury chemicznej syntezy DNA z dokładnością do 1 bp. Rekombinowane DNA może być więc produktem zarówno kombinacji naturalnie istniejących sekwencji DNA jak i chemicznie syntetyzowanych fragmentów DNA.
Opracowano także techniki umożliwiające wprowadzenie precyzyjnych zmian w określonych pozycjach nici DNA. Jest to tzw. ukierunkowana mutageneza. Można dzięki temu poznać funkcje genu badając efekt zastąpienia w organizmie genu dzikiego przez gen zmutowany lub też przeprowadzić szczegółową analizę funkcjonalną i poznać miejsce położenia sekwencji nukleotydowych odpowiedzialnych za regulację ekspresji.
W połowie lat 80-tych opracowano technikę - PCR , która pozwala na powielenie dowolnej sekwencji DNA o ile znamy krótkie sekwencje ją otaczające. Oprócz tego , że jest to w pewnym sensie metoda alternatywna do klonowania znalazła także szereg innych zastosowań. Umożliwiła rzeczy wcześniej praktycznie niewykonalne - analizę DNA ze szczątków organizmów kopalnych czy mumii egipskich a także rozwiązała szereg problemów związanych z diagnostyką , kryminalistyką itp.
Inżynieria genetyczna powoli i systematycznie wkroczyła w coraz to nowe dziedziny życia ludzkiego. Wykorzystuje się ją obecnie w medycynie : zrówno w diagnostyce jak i profilaktyce czy nawet terapii. Przemysł farmaceutyczny skorzystał dzięki stworzeniu szeregu leków dzięki technikom rekombinowanego DNA. Coraz śmielej współczesna biotechnologia próbuje ingerować w naturę. Prawdopodobnie niedługo powszechna stanie się transgenizacja zwierząt i roślin , być może także ich klonowanie. Perspektywy zastosowań są niezmiernie szerokie. Jak każda rewolucyjna idea wywołuje szereg kontrowersji ale i nadziei.