Что такое молекулярные ножницы?
"Молекулярные ножницы" - это еще одно название для ферментов рестрикции. Эти ферменты бывают двух типов и отвечают за расщепление ДНК в определенных последовательных местах.
А что такое ножницы? Как мы все знаем, они являются общим инструментом, без которого почти каждый класс искусств и ремесел был бы неполным. Будь то бумага или кожа, ножницы являются наиболее распространенными инструментами, используемыми во всем мире для резки вещей. Но как насчет молекулярных ножниц? Хотите, верьте, хотите нет, но без молекулярных ножниц вся сфера биотехнологий была бы несуществующей. Именно из-за этих молекулярных инструментов мы смогли сделать изменения в игре, такие как появление ГМО!
Молекулярные ножницы - это общее название для ферментов рестрикции. Ферменты рестрикции - это типы белков, которые разрезают двухцепочечные молекулы ДНК в определенных точках. Эти ферменты необходимы для манипулирования ДНК. Несмотря на то, что эти ферменты находят свое применение в прикладных науках, они также естественным образом присутствуют в большом разнообразии прокариот. Таким образом, они вносят огромный вклад в постоянно расширяющуюся науку молекулярной биологии.
Что такое генная манипуляция?
Генная манипуляция также известна как "генная инженерия" или "генетическая модификация". Это относится к непосредственному манипулированию генами организма с помощью биотехнологий. Метод широко применяется для лечения генетических заболеваний, получения нетоксичных ГМО, а также в производстве генетически модифицированных животных, которые играют существенную роль в исследованиях. Генная инженерия также имеет значительное применение в области медицины.
Например, рассмотрим растение, которое подвержено нападению насекомых. Как только он вырастает из земли, насекомые пожирают весь урожай, что приводит к значительным потерям. С помощью генной манипуляции геном этого растения может быть изменен таким образом, что при нападении насекомого растение выживает, а насекомое погибает. Такие изменения могут также помочь в области гербицидной устойчивости, улучшенного питания и устойчивости к давлению окружающей среды в растениях, в частности.
Как происходит манипуляция генами?
Чтобы понять это правильно, давайте посмотрим, как происходит генная манипуляция. Во-первых, выделяется ДНК организма, чей ген должен быть изменен. После выделения ДНК отрезается сегмент, соответствующий качеству, которое мы хотим изменить. Например, если растение томата восприимчиво к вирусным атакам, то его ДНК выделяют, и отрезают сегмент, соответствующий ответу на вирусную атаку.
В этом разделе, в пустом пространстве, добавлен еще один сегмент ДНК, который отвечает за борьбу с вирусной атакой. С помощью склеивания ферментов сегмент прикрепляется к исходной цепи ДНК. Образующаяся таким образом ДНК называется рекомбинантной ДНК. В этот момент его вводят внутрь клеток растения. Эти клетки затем выращиваются в культуре ткани, где они развиваются в новые растения. Мы называем их новыми, потому что эти растения больше не подвержены вирусным атакам!
Мы следуем аналогичным методам, когда нам необходимо изменить другие неблагоприятные свойства растения. Это относится не только к растениям, но и к животным, созданным с помощью этой техники. Эти животные часто используются в качестве объектов фармацевтических исследований.
Что такое молекулярные ножницы?
Как упоминалось выше, молекулярные ножницы помогают отрывать сегменты ДНК, чтобы манипулировать геномом. С научной точки зрения их называют ферментами рестрикции, потому что они специфичны для определенной последовательности ДНК, известной как место рестрикции. Более 400 из этих ферментов были выделены из бактерий, которые производят их естественным путем. Эти ферменты помогают бактериям защитить себя от любых атакующих вирусов.
Кроме того, функция этих ферментов рестрикции используется в биотехнологических областях для производства резистентности к болезням как у растений, так и у животных. Когда фермент рестрикции разрезает фрагмент ДНК, это приводит к образованию липких концов на сломанной ДНК. Эти липкие концы на самом деле имеют большое значение, учитывая, что чужеродная ДНК должна прикрепляться именно в этом месте.
Чужеродная ДНК затем склеивается в это разорванное пространство другим ферментом, называемым ДНК-лигазой. ДНК-лигаза образует связи, которые завершают Сахаро-фосфатный остов правильной молекулы ДНК или нити.
Что такое эндонуклеазы и экзонуклеазы?
Ферменты рестрикции бывают двух типов - эндонуклеазы и экзонуклеазы. Эндонуклеазы расщепляют специфический фрагмент ДНК в центре ДНК. С другой стороны, экзонуклеаза делает разрез с одного из концов. Первый тип фермента может привести к образованию тупых концов или липких концов, тогда как последний всегда будет давать липкие концы. Однако эндонуклеазы имеют особое значение с точки зрения блокирования проникновения патогенов.
Несмотря на то, что в последнее время генная манипуляция вызвала неоднозначный ажиотаж, она оказалась благом для людей, которые всю жизнь боролись с генетическими заболеваниями. Она также оказалась другом фермера благодаря ее применению в сельском хозяйстве. От фармацевтического до промышленного применения, ферменты рестрикции встречаются повсюду. Однако это лишь несколько примеров того, как эти загадочные ферменты могут нам помочь. Поэтому, очевидно, что мы рассматриваем ферменты рестрикции как более важный комплекс, чем обычные ножницы.