Un gène, d'un point de vue biochimique de base, est un segment d'acide désoxyribonucléique (ADN) à l'intérieur de chaque cellule d'un organisme qui porte le code génétique pour assembler un produit protéique particulier. À un niveau plus fonctionnel et dynamique, les gènes déterminent ce que sont les organismes - animaux, plantes, champignons et même les bactéries - et dans quoi ils sont destinés à se développer.
Alors que le comportement des gènes est influencé par des facteurs environnementaux (par exemple, , nutrition) et même par d'autres gènes, la composition de votre matériel génétique dicte presque tout sur vous, visible et invisible, de la taille de votre corps à votre réponse aux envahisseurs microbiens, aux allergènes et autres agents externes.
La capacité de changer, de modifier ou de concevoir des gènes de manière spécifique introduirait donc la possibilité de créer des organismes parfaitement adaptés - y compris les humains - en utilisant des combinaisons données d'ADN connues pour contenir certains gènes.
Le processus de altérer le génotype d'un organisme Les développements associés ont enthousiasmé à la fois la perspective d'améliorer la santé humaine et la qualité de vie et une foule de questions éthiques épineuses et incontournables sur divers fronts. La modification génétique est tout processus par lequel les gènes sont manipulés, modifiés, supprimés ou ajustés afin d'amplifier , changer ou ajuster une certaine caractéristique d'un organisme. Il s'agit de la manipulation de traits au niveau absolu de la racine - ou cellulaire. Considérez la différence entre coiffer régulièrement vos cheveux d'une certaine manière et être en mesure de contrôler la couleur, la longueur et la disposition générale de vos cheveux (par exemple, droit ou bouclé) sans utiliser de produits de soins capillaires, en s'appuyant plutôt sur des instructions invisibles de votre corps concernant la façon d'accomplir et d'assurer un résultat cosmétique souhaité, et vous aurez une idée de ce qu'est la modification génétique. Parce que tous les organismes vivants contiennent de l'ADN, le génie génétique peut être effectué sur tous les organismes, des bactéries aux plantes en passant par les êtres humains. En lisant ceci, le domaine du génie génétique regorge de nouvelles possibilités et pratiques dans les domaines de l'agriculture, de la médecine, de la fabrication et d'autres domaines. Il est important de comprendre la différence entre les gènes qui changent littéralement et le comportement dans aw ay qui tire parti d'un gène existant. De nombreux gènes ne fonctionnent pas indépendamment de l'environnement dans lequel l'organisme parent vit. Habitudes alimentaires, stress de toutes sortes (par exemple, maladies chroniques, qui peuvent ou non avoir une base génétique propre) et d'autres choses auxquelles les organismes sont confrontés régulièrement peuvent affecter l'expression des gènes ou le niveau auquel les gènes sont utilisés pour fabriquer les produits protéiques pour lesquels ils codent. Si vous venez d'une famille de personnes génétiquement enclines à être plus grandes et plus lourdes que la moyenne, et que vous aspirez à une carrière sportive dans un sport qui favorise la force et la taille comme le basket-ball ou hockey, vous pouvez soulever des poids et manger une quantité solide de nourriture pour maximiser vos chances d'être aussi gros et fort que possible. Mais cela est différent de pouvoir insérer de nouveaux gènes dans votre ADN qui garantissent pratiquement une niveau prévisible de croissance musculaire et osseuse et, finalement, un humain avec tous les traits typiques d'une star du sport. Il existe de nombreux types de techniques de génie génétique, et pas toutes nécessitent la manipulation d'un gène matériel tic utilisant un équipement de laboratoire sophistiqué. En fait, tout processus qui implique la manipulation active et systématique du pool génétique d'un organisme Sélection artificielle: Également appelée sélection simple ou sélection sélective, la sélection artificielle est le choix d'organismes parents avec un génotype connu pour produire une progéniture dans quantités qui ne se produiraient pas si la nature seule était l'ingénieur, ou au minimum ne se produiraient que sur des échelles de temps beaucoup plus longues. Lorsque les agriculteurs ou les éleveurs de chiens sélectionnent les plantes ou les animaux à reproduire afin d'assurer la progéniture avec certains caractéristiques que les humains trouvent souhaitables pour une raison quelconque, ils pratiquent une forme quotidienne de modification génétique. Mutagénèse induite: il s'agit de l'utilisation de rayons X ou de produits chimiques pour induire des mutations (changements non planifiés, souvent spontanés de l'ADN) dans des gènes spécifiques ou des séquences d'ADN de bactéries. Elle peut conduire à la découverte de variantes génétiques plus performantes (ou si nécessaire, pires) que le gène «normal». Ce processus peut aider à créer de nouvelles "lignées" d'organismes. Les mutations, bien que souvent nocives, sont également la source fondamentale de la variabilité génétique de la vie sur Terre. Par conséquent, les induire en grand nombre, tout en créant des populations d'organismes moins en forme, augmente également la probabilité d'une mutation bénéfique, qui peut ensuite être exploitée à des fins humaines en utilisant des techniques supplémentaires. Viral ou vecteurs plasmidiques: les scientifiques peuvent introduire un gène dans un phage (un virus qui infecte les bactéries ou leurs parents procaryotes, les Archaea) ou un vecteur plasmidique, puis placer le plasmide ou le phage modifié dans d'autres cellules afin d'introduire le nouveau gène dans ces cellules. Les applications de ces processus comprennent l'augmentation de la résistance aux maladies, la lutte contre la résistance aux antibiotiques et l'amélioration de la capacité d'un organisme à résister aux facteurs de stress environnementaux tels que les températures extrêmes et les toxines. Alternativement, l'utilisation de tels vecteurs peut amplifier une caractéristique existante au lieu d'en créer une nouvelle. En utilisant la technologie de sélection végétale, une plante peut être "ordonnée" à fleurir plus souvent, ou des bactéries peuvent être induites pour produire une protéine ou des produits chimiques qu'ils ne feraient pas normalement. Vecteurs rétroviraux: ici, des portions d'ADN contenant certains gènes sont introduites dans ces types particuliers de virus, qui transportent ensuite le matériel génétique dans les cellules d'un autre organisme. Ce matériel est incorporé dans le génome de l'hôte afin qu'ils puissent être exprimés avec le reste de l'ADN dans cet organisme. En termes simples, cela implique de couper un brin d'ADN hôte en utilisant des enzymes spéciales, en insérant le nouveau gène dans l'espace créé par le découpage et la fixation de l'ADN aux deux extrémités du gène à l'ADN hôte. Technologie "Knock in, knock out": Comme son nom l'indique, ce type de technologie permet la suppression complète ou partielle de certaines sections d'ADN ou de certains gènes ("knock out"). Dans le même esprit, les ingénieurs humains à l'origine de cette forme de modification génétique peuvent choisir quand et comment activer ("assommer") une nouvelle section d'ADN ou un nouveau gène. Injection de gènes dans des organismes naissants: L'injection de gènes ou de vecteurs qui contiennent des gènes dans les œufs (ovocytes) peut incorporer les nouveaux gènes dans le génome de l'embryon en développement, qui sont donc exprimés dans l'organisme qui en résulte. Le clonage de gènes Enfin, ces cellules commencent à lire et à coder le gène qui a été artificiellement ajouté au plasmide. Contenu connexe: Définition, fonction, structure de l'ARN Le clonage de gènes comprend quatre étapes de base. Dans l'exemple suivant, votre objectif est de produire une souche de E. coli 1. Isolez l'ADN souhaité. Tout d'abord, vous devez trouver ou créer un gène qui code pour une protéine avec la propriété requise - dans ce cas, brillant dans l'obscurité. Certaines méduses fabriquent de telles protéines et le gène responsable a été identifié. Ce gène est appelé ADN cible 2. Clive l'ADN en utilisant des enzymes de restriction. Ces protéines susmentionnées, également appelées endonucléases de restriction Certaines de ces enzymes coupent directement à travers les deux brins de la molécule d'ADN, tandis que dans d'autres cas, elles font un "échelonnement" coupé, laissant de petites longueurs d'ADN simple brin exposées. Ces derniers sont appelés extrémités collantes 3. Combinez l'ADN cible et l'ADN vecteur. Vous assemblez maintenant les deux types d'ADN avec une enzyme appelée ADN ligase 4. Introduisez l'ADN recombinant dans la cellule hôte. Maintenant, vous avez le gène dont vous avez besoin et un moyen de le déplacer là où il appartient. Il existe plusieurs façons de le faire, notamment la transformation Sélection artificielle: Les éleveurs de chiens peuvent sélectionner différents traits, notamment la couleur de la robe. Si un éleveur donné de Labrador retrievers voit une augmentation de la demande pour une couleur donnée de la race, il ou elle peut systématiquement se reproduire pour la couleur en question. Thérapie génique: Chez quelqu'un avec un gène défectueux, une copie du gène actif peut être introduit dans les cellules de cette personne afin que la protéine requise puisse être fabriquée en utilisant de l'ADN étranger. Cultures GM: Les méthodes d'agriculture de modification génétique peuvent être utilisées pour créer des cultures génétiquement modifiées (GM) telles que l'herbicide -des plantes résistantes, des cultures qui produisent plus de fruits par rapport à la sélection conventionnelle, des plantes GM qui résistent au froid, des cultures avec un rendement global de récolte amélioré, des aliments à plus haute valeur nutritive, etc. Plus largement, en Au 21e siècle, les organismes génétiquement modifiés (OGM) sont devenus un sujet d'actualité sur les marchés européens et américains en raison de préoccupations liées à la sécurité alimentaire et à l'éthique des affaires entourant la modification génétique des cultures. Animaux génétiquement modifiés: Un exemple de Les aliments génétiquement modifiés dans le monde de l'élevage élèvent des poulets qui grossissent et plus rapidement pour produire plus de viande de poitrine. Les pratiques de la technologie de l'ADN recombinant telles que celles-ci soulèvent des préoccupations éthiques en raison de la douleur et de l'inconfort qu'elles peuvent causer aux animaux. Édition des gènes: Un exemple d'édition des gènes, ou édition des génomes, est CRISPR Dans CRISPR, acide ribonucléique guide
(grosso modo, la somme de ses gènes individuels) et donc son "modèle" génétique est appelé modification génétique
. Également appelé génie génétique
, ce type de manœuvres biochimiques est passé du domaine de la science-fiction à la réalité au cours des dernières décennies.
Modification génétique: Définition
Qu'est-ce que la modification génétique n'est pas
Types de modification génétique
, ou la somme des gènes dans toute population qui se reproduit par reproduction (c'est-à-dire, sexuellement), se qualifie comme génie génétique. Certains de ces processus, bien sûr, sont en effet à la pointe de la technologie.
Clonage de gènes
est un exemple d'utilisation de vecteurs plasmidiques. Les plasmides, qui sont des morceaux d'ADN circulaires, sont extraits d'une cellule bactérienne ou de levure. Les enzymes de restriction, qui sont des protéines qui «coupent» l'ADN à des endroits spécifiques le long de la molécule, sont utilisées pour couper l'ADN, créant un brin linéaire à partir de la molécule circulaire. Ensuite, l'ADN du gène souhaité est "collé" dans le plasmide, qui est introduit dans d'autres cellules.
bactérie qui brille dans l'obscurité. (D'ordinaire, bien sûr, ces bactéries ne possèdent pas cette propriété; si tel était le cas, des endroits comme les réseaux d'égouts du monde et bon nombre de ses cours d'eau naturels prendraient un caractère distinctement différent, car E. coli
est répandu. dans le tractus gastro-intestinal humain.)
. En même temps, vous devez déterminer quel plasmide vous utiliserez; c'est le vecteur ADN
.
, sont abondantes dans le monde bactérien. Dans cette étape, vous utilisez la même endonucléase pour couper à la fois l'ADN cible et l'ADN vecteur.
.
, qui fonctionne comme une sorte de colle élaborée. Cette enzyme inverse le travail des endonucléases en joignant les extrémités des molécules. Le résultat est une chimère
, ou un brin d'ADN recombinant
.
, dans laquelle les cellules dites compétentes balaient le nouvel ADN, et l'électroporation
, dans laquelle une impulsion électrique est utilisée pour perturber brièvement la membrane cellulaire pour permettre à la molécule d'ADN d'entrer dans la cellule.
Exemples de modification génétique
, ou répétitions palindromiques courtes en grappes régulièrement espacées
. Ce processus est «emprunté» à une méthode utilisée par les bactéries pour se défendre contre les virus. Il implique une modification génétique très ciblée de différentes parties du génome cible.
(ARNg), une molécule avec la même séquence que le site cible dans le génome, est combiné dans la cellule hôte avec une endonucléase appelée Cas9. L'ARNg se liera au site d'ADN cible, entraînant Cas9 avec lui. Cette modification du génome peut entraîner la "suppression" d'un mauvais gène (comme une variante impliquée dans le cancer) et dans certains cas, le mauvais gène peut être remplacé par une variante souhaitable.
