הגדרת הנדסה גנטית, סוגים, תהליכים, טכניקות והשפעות

הגדרת הנדסה גנטית

הנדסה גנטית היא ביוטכנולוגיה הכוללת שינוי גנטי, מניפולציה גנטית, DNA רקומביננטים, טכנולוגיה כמו גם שיבוט גנים וגנטיקה מודרנית באמצעות כל מיני סוגים תהליך. עם זאת, במשך תקופת ההנדסה הגנטית באופן כללי זה לתאר את המניפולציה / העברת הגן באמצעות: להכין את ה- DNA רקומביננטי על ידי החדרת גן בניסיון להשיג מוצר חדש טוב יותר או עליון. DNA רקומביננטי זה הוא תוצאה של שילוב של 2 חומרים גנטיים משני אורגניזמים שונים ויש להם גם את התכונות, המאפיינים או הפונקציות הרצויים כך שהאורגניזם המקבל מבטא תכונות או פונקציות התואמות את מה שאנחנו רוצים רוצה.

עצמים המשמשים בהנדסה גנטית הם בדרך כלל כמעט כל קבוצות האורגניזמים, החל ברמות פשוטות ומורכבות. האורגניזמים המעולים המיוצרים בתהליך ההנדסה הגנטית מכונים אורגניזמים מהונדסים.

לידת ההנדסה הגנטית נבעה ממאמץ להצליח לחשוף חומר גנטי שעובר בירושה מדור לדור. כשאנשים יודעים שכרומוזומים הם החומר הגנטי הנושא גנים, אז מופיע הנדסה גנטית.

---

סיווג סוגי הנדסה גנטית

הנדסה גנטית היא אחד ההתפתחויות של טכנולוגיית הרבייה במטרה לשנות גנים כך שיוצרים אז אורגניזמים באיכות טובה יותר. ישנם מספר סוגים של הנדסה גנטית, כולל:

1. רקומבינציה של DNA

רקומבינציה זו של DNA היא טכניקה של הפרדה ומיזוג בין DNA לאותו 1 מינים עם DNA ממינים אחרים במטרה להצליח להשיג תכונות חדשות טובות יותר או עליון. להלן כמה מהמוצרים הנובעים משילוב מחדש של גנים.

• ייצור אינסולין
  אינסולין זה מיוצר מהקומבינציה של DNA של תאים אנושיים עם פלסמיד חיידקי E. Coli. האינסולין המיוצר טהור יותר ומקובל גם על ידי גוף האדם מכיוון שהוא מכיל חלבון אנושי בהשוואה לאינסולין המסונתז מגנים של לבלב מן החי.
• ייצור חיסונים נגד הפטיטיס
  חיסון זה נגד הפטיטיס מיוצר מ- DNA תאי אנושי רקומביננטי עם תאי שמרים Saccharomyces. החיסון המיוצר הוא בצורת נגיף מוחלש וכאשר מזריקים אותו לגוף האדם יוצרים נוגדנים כך שהוא חסין להתקפי הפטיטיס.

---

2. היתוך תאים

מונח נוסף לאיחוי תאים מכונה טכנולוגיית היברידומה. היתוך תאים זה הוא מיזוג של 2 תאים שונים ל -1 לחלבון ש כל כך טוב שהוא מכיל גם את הגנים המקוריים של שניהם המכונים היברידומה. Hybridoma זה משמש לעתים קרובות כדי להיות מסוגל להשיג נוגדנים בבדיקות וטיפול רפואי. לדוגמא, ניקח את הדוגמה של מיזוג של תאים אנושיים עם תאי עכבר. מטרת ההיתוך הזו היא לייצר היברידומה בצורה של נוגדנים המסוגלים להתחלק במהירות. תכונה זו מתקבלת מתאים אנושיים בצורת נוגדנים הממוזגים בתאי סרטן העכבר בצורה של מיאלומה אשר מסוגלים להתחלק במהירות.

---

3. העברת ליבה (שיבוט)

שיבוט הוא תהליך רבייה בעל תכונות לא מיניות ליצירת העתק מדויק של אורגניזם. טכניקת שיבוט זו תייצר מין חדש זהה מבחינה גנטית להורה שלו, שנעשה בדרך כלל במעבדה. המינים החדשים המיוצרים מכונים שיבוטים. שיבוטים אלה נוצרים על ידי תהליך המכונה העברה גרעינית של תאים סומטיים. העברה גרעינית של תא סומטי זה הוא תהליך המתייחס להעברת הגרעין מאותו תא סומטי לתא הביצה. תאים סומטיים הם כולם תאים בגוף למעט חיידקים. באשר למנגנון, גרעין התא הסומטי הזה יוסר ויוחדר לביצה לא מופרית שיש בה גרעין שהוסר או הוסר. לאחר מכן תישמר הביצה עם הליבה שלה עד שהיא תהפוך לעובר. לאחר מכן העובר הזה יונח אצל האם הפונדקאית ויתפתח אצל האם הפונדקאית.

הצלחת השיבוט היא שיבוט הכבשים "דולי". כבשי דולי מועתקים ללא כל עזרה מאיל, אלא במקום זאת נוצרים מנוכחות בלוטות חלב אשר נלקחות גם מכבשה נקבה. לאחר מכן שימשו בלוטות החלב של הכבשה פינדורסט כתורמת גרעיני תאים והביציות של הכבשה בלאקפייס כמקבלות. מיזוג שני התאים משתמש במתח חשמלי של 25 וולט אשר יוצר בסופו של דבר מיזוג בין תא הביצה הכבשה השחורה ללא גרעין לבין תא בלוטת החלב של כבשים פינדורס במבחנה תוצאות האיחוי יתפתחו לעובר אשר יועבר לרחם של הכבשה השחורה. כך שהמין החדש שנולד הוא מין בעל מאפיינים זהים לכבשי פינדורסט.

---

תהליכים וטכניקות של הנדסה גנטית

במילים פשוטות תהליך הנדסה גנטית זה עשוי לכלול את השלבים הבאים.

1. זהה את הגן ובודד את הגן שמעניין.
2. צור DNA / AND עותקים של RNAd,
3. הצמדת cDNA לטבעת פלסמיד
4. הכנסת DNA רקומביננטי לגוף / תא החיידק,
5. צור שיבוטים של חיידקים המכילים DNA רקומביננטי,
6. קצירת מוצרים.

תהליך ההנדסה הגנטית לעיל, בפועל, הוא אימוץ עקרונות הטכניקה ההנדסית להלן.

---

1. שיבוט גנים

שיבוט גנים הוא השלב הראשוני של ההנדסה הגנטית. להלן השלבים בשיבוט גנים, כולל:

1. חיתוך ה- DNA לשברים בגודל של כמה מאות עד אלפי קילוגרמים (קילובייס),
2. ואז השבר מוכנס לווקטור חיידקי לצורך שיבוט.
3. כל מיני וקטורים נועדו לשאת DNA באורכים שונים.
4. כל וקטור מכיל רק DNA אחד שמוגבר ואז יוצר שיבוט בדופן החיידק.
5. מכל שיבוט יבודדו לאחר מכן מספר שברי DNA אשר יבואו לידי ביטוי. דנ"א חד-גדילי זה יומר ל- DNA כפול-גדילי בעזרת פולימראז דנ"א.
6. שברי ה- DNA שהתקבלו שובטו אז לפלסמידים כדי לייצר בנקי cDNA.

---

2. רצף DNA

רצף זה הוא טכניקה לקביעת רצף הבסיס של קטע DNA המצריך תהליך וזמן ארוך. נכון לעכשיו, תהליך זה הוא אוטומטי, כלומר הרצף שבוצע אפשרי בקנה מידה תעשייתי של עד אלפי קילו-בסיסים ביום.

---

3. הגברה של גנים במבחנה

זהו תהליך של הגברה של DNA כדי לסנתז שברי DNA משלימים אשר מתחיל משרשרת פריימר המכונה טכניקת PCR (Polymerase Chain) תְגוּבָה).

---

4. בניית גנים

כל אחד מהגנים הללו מורכב מקדם (כלומר האזור האחראי על תעתיק גנים המסתיים באזור המפסיק), גן סמן זה נבחר (כלומר גן שיש לו תפקיד בהתנגדות לאנטיביוטיקה המסייע להבדיל שינויים בתאים), וגם תודה. קונסטרוקציית גנים זו מכילה לפחות אזור יזם, אזור תמליל, כמו גם אזור מסיים. לכן, מבנה גנים זה נקרא וקטור ביטוי.

בניית גנים זו מרמזת על שימוש באלמנטים כמו סינתזת נוקליאוטידים על ידי אנזימי הגבלה כימיים החורקים דנ"א באזורים ספציפיים, הגברה של שברי ה- DNA על ידי חוץ גופית בטכניקת PCR, וכן חיבור של שברי DNA שונים עם קשרים קוולנטיים באמצעות אנזימים ליגאז. לאחר מכן, שברים אלה מתווספים לפלסמיד אשר מועבר לאחר מכן לחיידקים ליצירת שיבוטים חיידקיים. לאחר מכן ייבחר ויוגבר שיבוט חיידקי זה. תוספת האלמנטים בבניית הגן תלויה במטרה ניסיונית, במיוחד בסוג התא שהבנייה תבוא לידי ביטוי אז.

---

5. העברת גנים לתאים

גן מבודד יכול או ניתן לתעתק במבחנה וניתן לתמלל את ה- mRNA שלו גם במערכת ללא תאים. כדי להיות מקודד ביעילות ומתורגם לחלבון, יש להעביר גן לתא אשר באופן טבעי יכול או יכול להכיל את כל הגורמים הדרושים בתהליך השעתוק וכן תִרגוּם. בפועל, העברת גנים זו מורכבת ממגוון טכניקות, כולל מיזוג תאים, הזרקת מיקרו, אלקטרופורציה, שימוש בתרכובות כימיות וכן הזרקה באמצעות וקטורים נגיפיים.

---

היתרונות של הנדסה גנטית

התפתחות ההנדסה הגנטית מספקת יתרונות רבים לבני אדם בהיבטים שונים של החיים. היתרונות של הנדסה גנטית כאשר הם נבדקים על בסיס היבטיו, כוללים את הדברים הבאים:

1. תעשיית בידנג

בתחום התעשייתי משתמשים אז בעקרון ההנדסה הגנטית במאמצים לשכפל חיידקים למספר פונקציות דוגמאות מסוימות כגון ייצור חומרי גלם כימיים כגון אתילן הדרוש לייצור פלסטיק, המסה המתכות ישירות מהאדמה, מייצרות כימיקלים המשמשים כממתיק בייצור כל מיני משקאות, וכולי.

---

2. תחום התרופות

בתחום התרופות נעשה שימוש בהנדסה גנטית לצורך ייצור חלבונים הדרושים לבריאות. חלבון זה הוא גן משובט חיידקי שיש לו תפקיד בשליטה על סינתזת התרופות שאם ייוצרו באופן טבעי יהיה יקר.

---

3. תחום רפואי

לידת ההנדסה הגנטית מספקת יתרונות רבים בהתפתחות מדע הרפואה, כולל הדברים הבאים:

• ייצור אינסולין
  את האינסולין שסונתז בעבר על ידי יונקים ניתן לייצר כעת על ידי שיבוט חיידקים. האינסולין המיוצר גם הרבה יותר טוב ומקובל על גוף האדם בהשוואה לאינסולין המסונתז מבעלי חיים.
• הכנת חיסונים נגד נגיף האיידס
  בהתחשב בכך שאיידס הוא נגיף מסוכן ויכול או יכול לתקוף את המערכת החיסונית, יש לעשות מאמצי מניעה במחלה זו החוקרים מכינים חיסון באמצעות הנדסה גנטית במטרה להגן על עצמם מפני העברת נגיף האיידס.
• טיפול גנטי
  הנדסה גנטית משמשת גם במאמץ של טיפול בהפרעות גנטיות, כלומר על ידי: הכנסת מספר גנים כפולים ישירות לתאי האדם שיש לו חריגה גֵנֵטִי.

---

4. חַקלָאוּת

בחקלאות נעשה שימוש נרחב בהנדסה גנטית במאמצי הכנסת גנים זה לתוך תאי הצמחים כך שהוא יספק יתרונות רבים כגון:

1. לייצר צמחים שמסוגלים ללכוד את האור בצורה יעילה יותר כדי להגביר את היעילות הפוטוסינתטית.
2. לייצר צמחים המסוגלים לייצר חומרי הדברה משלהם.
3. החלפת השימוש בדשני חנקן, שהם יקרים אך גם בשימוש נרחב, היא ביצוע קיבוע חנקן באופן טבעי, כמו למשל בגידול אורז.
4. ניתן או יכול לשמש בכדי להשיג צמחים חדשים המשתלמים יותר באמצעות השתלת גנים, כמו למשל בקבוצת הסולניים.

---

5. גידול בעלי חיים

הדבר דומה לשימוש בהנדסה גנטית בחקלאות, בתחום גידול בעלי החיים הכנסת גנים מתבצעת גם בתאי בעלי חיים מסוימים על ידי יישום עקרונות הנדסיים גנטיקה. החיה הנפוצה ביותר היא הפרה. הנדסה בתחום משק החי מספקת יתרונות רבים, כגון:

1. השיגו חיסון שיכול או יכול למנוע שלשול ממאיר בחזירונים.
2. הושג חיסון יעיל כנגד מחלת פרסה ופה, שהיא מחלה ממאירה ומדבקת גם בבקר, כבשים, עזים, צבאים וחזירים.
3. בדיקות הורמון גדילה ספציפיות נערכות עבור פרות שצפויות להגדיל את ייצור החלב.

---

השפעת ההנדסה הגנטית

להנדסה גנטית תפקיד דיו בפיתוח המדע לכל מיני תחומי החיים. עם זאת, השימוש בהנדסה גנטית לא רק מעניק יתרונות, אלא גם תופעות לא רצויות מסוימות. להלן ההשפעות של יישום הנדסה גנטית, כולל:

1. גידולי GMO מסוימים עשויים לגרום לאלרגיות, הבדלים תזונתיים, רעילות והרכב ו / או לא קיימת גם אפשרות לגרום לחיידק בגוף האדם להיות עמיד בפני אנטיביוטיקה מסוים.
2. ואז האורגניזמים הטרנסגניים בטבע, אם ללא פיקוח, כמובן שהם יכולים גם לייצר זיהום ביולוגי אשר יש לו השפעה על שיבוש המערכת האקולוגית, כמו גם על השכיחות הגוברת של מחלות מסוימות.
3. החדרת DNA או גנים של אורגניזמים אחרים שאינם קשורים, ייחשבו להפרת חוקי הטבע ועדיין קשה לקבל על ידי החברה. לכן הנדסה גנטית המתבצעת בבני אדם נחשבת לסטייה מוסרית ולהפרה אתית.

לפיכך ההסבר להגדרת הנדסה גנטית, סוגים, תהליכים, טכניקות והשפעות, בתקווה שהמתואר יכול להיות שימושי עבורך. תודה