Ключова разлика – Генно инженерство срещу рекомбинантна ДНК технология
Генетичните материали на организмите могат да бъдат променени с помощта на техники за генно инженерство или рекомбинантна ДНК технология. Рекомбинантната ДНК технология е процесът, използван за създаване на рекомбинантна ДНК молекула, която носи интересната ДНК и векторна ДНК, докато генното инженерство е широк термин, използван за описване на процесите, включени в манипулирането на генетичната структура на даден организъм. Това е ключовата разлика между генното инженерство и рекомбинантната ДНК технология.
Какво е генно инженерство?
Генното инженерство е широк термин, използван за означаване на набор от техники, включени в манипулирането на генетичния състав на даден организъм. Генното инженерство се извършва в in vitro условия (извън жив организъм, в контролирана среда).
Гените са кодирани за протеини и други протеинови прекурсори, които са от съществено значение за растежа и развитието. Когато учените искат да изследват подредбата на гените, експресията, генната регулация и т.н., те въвеждат този конкретен ген в бактерия гостоприемник, която е способна да репликира вмъкнатия ген и да направи множество копия на желания ген, използвайки рекомбинантна ДНК технология. Това включва изрязване на специфични ДНК фрагменти, въвеждането им в различен организъм и експресирането им в трансформирания организъм. Генетичният състав на организма се променя, когато се въведе чужда ДНК. Затова се нарича Генно инженерство (генетична манипулация с помощта на съвременни техники). Когато генетичният състав на един организъм се манипулира, характеристиките на организма се променят. Характеристиките могат да бъдат подобрени или модифицирани, за да доведат до желани промени на организмите.
Има няколко основни стъпки, включени в генното инженерство. Това са именно разцепване и пречистване на ДНК, производство на рекомбинантна ДНК (рекомбинантен вектор), трансформация на рекомбинантна ДНК в организъм гостоприемник, размножаване на гостоприемника (клониране) и скрининг за трансформирани клетки (правилни фенотипове).
Генното инженерство е приложимо за широк спектър от организми, включително растения, животни и микроорганизми. Като пример, трансгенни растения могат да бъдат произведени чрез въвеждане на полезни характеристики като устойчивост на хербициди, устойчивост на суша, висока хранителна стойност, бърз растеж, устойчивост на насекоми, устойчивост на потапяне и т.н., като се използва растително генно инженерство. Думата трансгенен се отнася до генетично модифицирани организми. Производството на трансгенни култури с подобрени характеристики вече е осъществимо благодарение на генното инженерство. Трансгенни животни също могат да бъдат произведени за производство на човешки фармацевтични продукти, както е показано на фигура 01.
Фигура_1: Генетично модифицирани животни
Генното инженерство има широко приложение в биотехнологиите, в областта на медицината, научните изследвания, селското стопанство и индустрията. В медицината генното инженерство включва генна терапия и производство на човешки хормони на растежа, инсулин, различни лекарства, синтетични ваксини, човешки албумини, моноклонални антитела и др. В селското стопанство генетично модифицирани култури като соя, царевица, памук и други култури с някои ценни характеристики са направени с помощта на генно инженерство. В индустрията генното инженерство се прилага широко за създаване на рекомбинантни микроорганизми, които са способни да произвеждат икономически полезни продукти, особено протеини и ензими. Контрол на замърсяването на околната среда (биоремедиация), възстановяване на метали (биомайн), производство на синтетични полимери и др.също са осъществими в индустрии, използващи генетично модифицирани микроорганизми. В изследванията генното инженерство се използва за създаване на животински модели на определени човешки заболявания. Генетично модифицираните мишки са най-популярният животински модел, използван от изследователите за изучаване и намиране на терапии за рак, затлъстяване, сърдечни заболявания, диабет, артрит, злоупотреба с вещества, тревожност, стареене, болест на Паркинсон и др.
Какво е рекомбинантна ДНК технология?
Рекомбинантна ДНК технология е технологията, участваща в подготовката на рекомбинантна ДНК молекула, която носи ДНК от два различни вида (векторна и чужда ДНК) и клонирането. Това се постига чрез рестрикционни ензими и ензим ДНК лигаза. Рестрикционните ендонуклеази са ензими за рязане на ДНК, които помагат за отделянето на заинтересованите ДНК фрагменти от организма и отварянето на вектори, главно плазмиди. ДНК лигазата е ензим, който улеснява свързването на отделен ДНК фрагмент с отворен вектор за създаване на рекомбинантна ДНК. Създаването на рекомбинантна ДНК (вектор, състоящ се от чужда ДНК) зависи главно от използвания вектор. Избраният вектор трябва да може да се самовъзпроизвежда с всеки ДНК сегмент, ковалентно свързан към него, в подходяща клетка гостоприемник. Той също така трябва да съдържа подходящи места за клониране и избираеми маркери за скрининг. В рекомбинантната ДНК технология често използваните вектори са плазмиди от бактерии и бактериофаги (вируси, заразяващи бактерии).
Фигура_02: Синтез на рекомбинантна ДНК
Рекомбинантната ДНК се произвежда с цел създаване на нови протеини, изучаване на генни структури и функции, манипулиране на свойствата на протеини, събиране на големи количества протеини и т.н. Следователно, синтезираната рекомбинантна ДНК трябва да бъде репликирана и експресирана вътре в гостоприемника. Следователно рекомбинантната ДНК технология включва целия процес, който се случва в генното инженерство, като се започне от етапа на изолиране на специфичната ДНК до скрининга на трансформирани клетки, състоящи се от въведената характеристика. Следователно рекомбинантната ДНК технология и генното инженерство могат да се разглеждат като два взаимосвързани процеса с една основна цел с подобни стъпки: изолиране на интересна ДНК вмъкване, избор на подходящ вектор, въвеждане на ДНК вмъкване (чужда ДНК) във вектора за образуване на рекомбинантна ДНК молекула, въвеждане на рекомбинантна ДНК молекула в подходящ гостоприемник и селекция на трансформирани гостоприемни клетки.
Каква е разликата между генното инженерство и рекомбинантната ДНК технология?
Генетично инженерство срещу рекомбинантна ДНК технология |
|
| Генното инженерство е широк термин, който се отнася до процеса, който се използва за манипулиране на генетичната структура на организъм. | Рекомбинантната ДНК технология е техниката, използвана за създаване на рекомбинантна ДНК молекула, носеща ДНК от два различни вида. |
| Синтез на рекомбинантна ДНК | |
| Произвежда се рекомбинантна ДНК | Произвежда се рекомбинантна ДНК молекула. |
Резюме – Генно инженерство срещу рекомбинантна ДНК технология
Генното инженерство е област от молекулярната биология, която се занимава с манипулиране на генетичния материал (ДНК) на организъм за ценни характеристики. Рекомбинантната ДНК технология е техниката, използвана за получаване на рекомбинантна ДНК. По време на двата процеса се извършва манипулация на генетичния материал на даден организъм. Въпреки че има разлика между генното инженерство и рекомбинантната ДНК технология, те са взаимосвързани и генното инженерство би било невъзможно без използването на рекомбинантна ДНК технология.
