Rodzaje klonowania: uwagi na temat typów klonowania

Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się o kilku rodzajach klonowania komórek klonujących, klonowaniu genów, klonowaniu mikrobiologicznym, klonowaniu roślin i klonowaniu zwierząt!

Klonowanie to produkcja żywych struktur genetycznie identycznych z ich strukturą macierzystą. Różnice genetyczne są nieobecne. Klonowanie zachodzi naturalnie w bezpłciowo rozmnażających się drobnoustrojach i wegetatywnie rozmnażających się roślinach. Bezpłciowe rozmnażanie niższych zwierząt, takich jak Amoeba proteus, również produkuje klony.

Zdjęcie dzięki uprzejmości: sh.educonv.com/pars_docs/refs/61/60983/img4.jpg

Monozygotyczne bliźniaki jednojajowe są również klonami, ponieważ powstają w wyniku podziału dwóch lub więcej zarodków komórek na dwie równe części. Oba mają taką samą charakterystykę genetyczną. Klon jest zatem dokładną kopią węgla lub kopiami pojedynczego żywego rodzica. Sztuczne klonowanie osiągnięto u zwierząt wyższych. Owca Dolly jest klonem swojej matki. Klonowanie ma kilka typów - klonowanie komórek, klonowanie genów, klonowanie mikrobiologiczne, klonowanie roślin i klonowanie zwierząt.

Klonowanie komórek:

Klonowanie komórek polega na tworzeniu wielu kopii tej samej komórki. Komórki klonu są identyczne genetycznie, morfologicznie i fizjologicznie. Klonowanie komórek jest wymagane, gdy:

(i) Mnożenie komórek mających rDNA (rekombinowany DNA) i uzyskanie pożądanego produktu, takiego jak enzym, hormon, przeciwciało itd. w dobrej ilości, np. insuliny, przeciwciała monoklonalne.

(ii) należy przeprowadzić analizę biochemiczną,

(iii) Badanie wpływu różnych czynników na strukturę i funkcjonowanie identycznych komórek,

(iv) Badanie procesu różnicowania,

(v) Utrzymanie czystych linii w organizmach jednokomórkowych,

(vi) Utrzymanie rDNA i cDNA w bibliotekach genów.

Totipotencja to zdolność komórki do rozwinięcia się w kompletny organizm. Jest obecny w większości komórek roślinnych. Natomiast pluropotencja to zdolność komórki do rozwoju typu Ot Ot Cell w ciele zwierzęcia, na przykład komórek nerki lub komórek serca lub komórek nerwowych. Zazwyczaj wszystkie rośliny są totipotencjalne, ale u zwierząt tylko zapłodnione jaja (zygota) i komórki macierzyste w zarodkowym blastocysty są totipotencjalne. Jednakże opracowano techniki hodowli komórek zwierzęcych.

Tkanka zwierzęca o niewielkich rozmiarach jest pobierana w płynnym pożywce. Dodaje się proteinazy i środki wiążące wapń. Kultura jest wstrząsana mechanicznie. Oddziela komórki. Tkanka roślinna może być podobnie pobierana w ciekłym pożywce i wstrząsana mechanicznie, gdy komórki oddzielają się. Oddzielone komórki mają również tendencję do dzielenia. Za pomocą mikropipety, pojedyncze komórki dodaje się do świeżej pożywki hodowlanej dla namnażania i tworzenia klonów komórek.

Klonowanie genów:

Klonowanie genów to tworzenie wielu kopii tego samego genu. DNA jest ekstrahowane z organizmu poprzez rozbijanie jego komórek, rozdzielanie jąder i rozrywanie otoczki jądrowej. Oddzielone DNA poddaje się endonukleazom. Fragmenty DNA przepuszcza się przez elektroforezę.

Wybrany gen jest oddzielony. Można go pomnożyć bezpośrednio przez reakcję łańcuchową polimerazy (PCR) za pomocą polimerazy Taq. Alternatywnie można połączyć gen z plazmidem i innym pasażerskim DNA, aby utworzyć rekombinowany DNA. Ten ostatni jest wstawiany do hosta, gdzie gen może się namnażać wraz z mnożeniem gospodarza.

Zastosowania klonowania genów:

(i) Narzędzie medyczne:

Bakterie mogą być wykorzystywane jako żywe fabryki do syntezy insuliny, hormonu wzrostu, interferonu, witamin i przeciwciał, wprowadzając do nich geny kodujące te substancje wraz z plazmidami.

(ii) narzędzie rolnicze:

Geny wiążące azot mogą zostać przeniesione do głównych upraw, aby zwiększyć produkcję żywności bez stosowania drogich nawozów.

(iii) Wadliwe geny w płodach:

Technologia rekombinacji DNA jest przydatna w poznaniu - wadliwych genach płodów. Niektóre z tych genów można również naprawić.

(iv) Biblioteka genów:

Różne klony reprezentujące wszystkie geny organizmu nazywa się biblioteką genów tego organizmu. Z biblioteki genów można zidentyfikować klon mający specyficzny gen i ten gen można namnażać przez hodowanie odpowiedniego klonu w hodowli do badań. Można znaleźć sekwencję zasad w tym genie.

Z sekwencji zasad sekwencję aminokwasów w polipeptydzie można opracować na podstawie kodu tripletowego.

Klonowanie mikrobiologiczne:

Mikroby rozmnażają się bezpłciowo. Produkują klony. Klonowanie tworzy miliony kopii tego samego drobnoustroju. Dlatego też po wytworzeniu pożądanego szczepu drobnoustrój jest mnożony i wykorzystywany komercyjnie. Tradycyjnie były one stosowane komercyjnie w celu uzyskania wielu ważnych produktów, takich jak jogurt, ser, ocet, kwas mlekowy, witaminy, antybiotyki i napoje alkoholowe. Są stale ulepszane poprzez mutacje dla lepszej wydajności. Wiele genów zostało wprowadzonych do mikrobów w celu uzyskania ważnych terapeutycznie biochemicznych, przemysłowych biochemicznych i innych funkcji.

Zastosowania genetycznie modyfikowanych drobnoustrojów:

Klonowanie roślin:

Przeprowadza się ją poprzez rozmnażanie wegetatywne i hodowlę tkankową. Klonowanie roślin jest przydatne do szybkiego rozmnażania genetycznie modyfikowanych, agronomicznie ważnych i rzadkich roślin. Ważne rośliny są najpierw modyfikowane genetycznie poprzez mutacje, hybrydyzację lub manipulację genową w celu włączenia takich cech, jak odporność na choroby, odporność na suszę, tolerancję na herbicyd, wysoką wydajność, wczesne dojrzewanie, produkty spożywcze (np. GMF, takie jak bogaty w witaminę A, ryż, puls bogaty w lizynę ) itp. Szybkie klonowanie przeprowadza się następnie za pomocą hodowli tkankowej.

Obszary merystematyczne obecne u nasady i wierzchołki pędów są preferowane do szybkiego wzrostu. Są dezynfekowane, płukane, dzielone i umieszczane na pożywce hodowlanej. Komórki są rozdzielone. Każda komórka tworzy kalus, który może być subhodowany. Kalus jest leczony hormonami, aby doprowadzić do organogenezy i utworzyć rośliny, a następnie rośliny.

Klonowanie zwierząt:

Tworzenie jednego lub więcej genetycznie identycznych zwierząt od pojedynczego zwierzęcia rodzicielskiego nazywa się klonowaniem zwierzęcym. Pączkowanie w Hydrze produkuje klony. Bliźnięta jednojajowe (bliźniaki jednojajowe) również są ze sobą spokrewnione. Rozwijają się z jednej zygoty poprzez podział wczesnego zarodka. Dasypus novemcinctus (Armadillo) zawsze wytwarza klon 4-8 identycznych młodych osób tej samej płci, uformowanych z pojedynczej zygoty.

Eksperyment Gurdona:

Pierwsze udane eksperymenty w klonowaniu zwierząt wykonał Gurdon (1962). Brał komórki nabłonka jelitowego lub kijankę. Oddzielił jądro od komórki nabłonkowej. Jądro zostało wstawione do wolnego, pozbawionego jądra komórki jajowej Xenopus laevis (ropucha). Jajo przeszło normalny rozwój i wytworzyło ropuchę. Był to klon tej ropuchy, która przekazała jej jądro.

Pierwszy sklonowany ssak świata (ryc. 6.46 i 6.47):

Wilmut i współpracownicy (1997), w Roslin Institute w Edynburgu (Szkocja), wyprodukowali pierwszego na świecie sklonowanego ssaka owcę o imieniu Dolly. Był to duży postęp w klonowaniu zwierząt. Pobrano komórki z wymion sześcioletniej owcy. Zapłodnione jajko innej dorosłej owcy zostało wyjęte.

Jajo zostało pozbawione jądra. Nieuwzględniające jądro komórki wymienia wyjęto i umieszczono w jałowym jajku. W podłożu odżywczym jajko zaczęło ulegać rozszczepieniu. Młody zarodek został wszczepiony do macicy (łono) trzeciej owcy. Matka zastępcza urodziła normalne zdrowe jagnięce, Dolly, 13 lutego 1997 r. Następnie przeprowadzono kilka eksperymentów klonowania.

Klon azjatyckich Gaurów:

Naukowcy z Massachusetts (USA) niedawno sklonowali zagrożony gatunek, azjatycki gaur (Bos gaurus) - garbaty, rogaty ssak. Został sklonowany z pojedynczej komórki skóry pobranej od martwego azjatyckiego gaura. Komórka skóry została połączona z jajkiem krowy, którego gen został usunięty. Skondensowana komórka została przeniesiona do macicy innej krowy. Urodziło się cielę gaur. Gaur azjatycki jest pierwszym zagrożonym gatunkiem do sklonowania, a także pierwszym sklonowanym zwierzęciem, które ma ciążę w łonie innego gatunku.

Klonowanie bydła:

Naukowcy z Japonii sklonowali bydło w inny sposób. Udało im się wyhodować aż osiem identycznych cieląt z jednej zapłodnionej komórki ich matki (ryc. 6.48). Kiedy matka krowa pokryła się bykiem, zapłodniła jajeczka (zygotę) w swoim łonie. Ta komórka dzieli się na dwie, a następnie na cztery, a następnie na osiem.

Ten zarodek jest usuwany z macicy. Komórki zarodkowe są następnie rozdzielane za pomocą enzymu. Każda wyizolowana komórka jest przechowywana w pożywce, a następnie wszczepiona w macicę innej krowy "macierzystej matki". Łona matki-gospodarza musi przyjąć komórkę i sprawić, by rosła. Każda komórka wyrasta na normalne, zdrowe, cielę.

Klonowanie ludzi:

Chociaż klonowanie ludzi może pomóc w zachowaniu pożądanego genotypu jednostki, może pozostać domniemaniem w niedalekiej przyszłości z powodu pewnych nierozwiązanych praktycznych lub technicznych trudności i powodów etycznych. Jeśli chodzi o obawy wyrażane w związku z produkcją ludzkich klonów w najbliższej przyszłości, faktem jest, że większość ludzkich cech behawioralnych nabywa się lub uczy.

Cokolwiek robimy lub myślimy, jest to głównie pochodna aktywność lub działanie zmodyfikowane poprzez naukę lub trening. Jako takie, ludzkie klony, jeśli zostaną wyprodukowane w przyszłości, nie zachowałyby się identycznie ze swoim "rodzicem klonów". Na przykład występują różnice w zachowaniu lub sposobie pracy identycznych bliźniaków hodowanych w różnych warunkach życia. Poza tym wiadomo, że na ekspresję genów wpływa wiele czynników, a jednym z nich jest środowisko.

Wiele chorób dziedzicznych u ludzi wynika z recesywnych genów w stanie homozygotycznym. Osoby heterozygotyczne są nosicielami szkodliwych genów. Podano, że częstość nosicieli heterozygotycznych jest większa niż liczba osobników homozygotycznych.

Klonowanie ludzi może prowadzić do niebezpieczeństwa chowu wsobnego, a częstość występowania homozygotycznych osobników dotkniętych zaburzeniami może zwiększyć się po małżeństwach między heterozygotycznymi klonami. Zatem klonowanie może niekorzystnie wpływać na różnorodność genetyczną iw konsekwencji zmniejszać odporność organizmu na choroby obserwowane w monokulturach.

Klonowanie ludzi odrzuciłoby udział płciowy partnera płci męskiej w rozmnażaniu. Ale rozmnażanie płciowe obejmujące zapłodnienie komórki jajowej przez plemniki jest niezbędne do przeżycia. Powoduje zmiany genetyczne u potomstwa, dzięki czemu są bardziej przystosowujące się i nadające się do doboru naturalnego. Klonowanie roślin i zwierząt może być zatem bardziej korzystne dla ludzkości niż klonowanie ludzi.

Zastosowanie klonowania zwierząt:

Świnię uważa się za odpowiedniego dawcę narządów do przeszczepiania ludziom. Udoskonalone genetycznie świnie lub odpowiednie rasy świń można sklonować do przeszczepiania narządów. Populację zagrożonych gatunków zwierząt można zwiększyć poprzez klonowanie. Klonowanie może być niezwykle użyteczne w polepszaniu rodowodu zwierząt gospodarskich. Zwierzęta rasy wyższej można pomnożyć przez tę technikę.