Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Le génie génétique pour changer un organisme
- La sélection artificielle a été le premier génie génétique
- Le premier organisme génétiquement modifié
- Autres formes anciennes de génie génétique
- Génie génétique moderne
- Combinaison d'ADN de deux espèces
- Histoire moderne du génie génétique
- Le lien entre génie génétique et biotechnologie
- Biotechnologie industrielle et carburants
- Biotechnologies médicales et sociétés pharmaceutiques
- Biotechnologie et Backlash
Biotechnologie est un domaine des sciences de la vie qui utilise des organismes vivants et des systèmes biologiques pour créer des organismes modifiés ou nouveaux ou des produits utiles. Une composante majeure de la biotechnologie est ingénierie génétique.
Le concept populaire de la biotechnologie est celui des expériences en laboratoire et des avancées industrielles de pointe, mais la biotechnologie est beaucoup plus intégrée qu’il ne le semble.
Les vaccins que vous recevez, la sauce de soja, le fromage et le pain que vous achetez à l'épicerie, les plastiques dans votre environnement quotidien, vos vêtements en coton résistant aux rides, le nettoyage après l'annonce de marées noires, etc., sont tous des exemples de biotechnologie. Tous "emploient" des microbes vivants pour créer un produit.
Même un test sanguin pour la maladie de Lyme, un traitement de chimiothérapie pour le cancer du sein ou une injection d'insuline peuvent résulter de la biotechnologie.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
La biotechnologie s'appuie sur le domaine du génie génétique, qui modifie l'ADN pour modifier la fonction ou d'autres caractéristiques des organismes vivants.
Les premiers exemples de ceci sont la sélection sélective de plantes et d'animaux il y a des milliers d'années. Aujourd'hui, les scientifiques modifient ou transfèrent l'ADN d'une espèce à une autre. La biotechnologie exploite ces processus pour une grande variété d’industries, notamment la médecine, l’alimentation et l’agriculture, la fabrication et les biocarburants.
Le génie génétique pour changer un organisme
La biotechnologie ne serait pas possible sans ingénierie génétique. En termes modernes, ce processus manipule les informations génétiques des cellules à l’aide de techniques de laboratoire afin de modifier les traits des organismes vivants.
Les scientifiques peuvent avoir recours au génie génétique pour modifier l'apparence, le comportement, le fonctionnement ou l'interaction d'un organisme avec des matériaux ou des stimuli spécifiques présents dans son environnement. Le génie génétique est possible dans toutes les cellules vivantes; Cela inclut les micro-organismes tels que les bactéries et les cellules individuelles d'organismes multicellulaires, tels que les plantes et les animaux. Même le génome humain peut être édité en utilisant ces techniques.
Parfois, les scientifiques modifient les informations génétiques d'une cellule en modifiant directement ses gènes. Dans d'autres cas, des fragments d'ADN d'un organisme sont implantés dans les cellules d'un autre organisme. Les nouvelles cellules hybrides s'appellent transgénique.
La sélection artificielle a été le premier génie génétique
Le génie génétique peut sembler être une avancée technologique ultramoderne, mais il est utilisé depuis des décennies dans de nombreux domaines. En fait, le génie génétique moderne tire ses racines d'anciennes pratiques humaines, définies pour la première fois par Charles Darwin: selection artificielle.
La sélection artificielle, aussi appelée élevage sélectif, est une méthode permettant de choisir délibérément des paires d’accouplement pour les plantes, les animaux ou d’autres organismes en fonction des caractéristiques recherchées. La raison à cela est de créer une progéniture avec ces traits et de répéter le processus avec les générations futures pour renforcer progressivement les traits dans la population.
Bien que la sélection artificielle ne nécessite ni microscopie ni autre équipement de laboratoire avancé, il s'agit d'une forme efficace de génie génétique. Bien qu’elle ait commencé comme une technique ancienne, les humains l’utilisent encore aujourd’hui.
Les exemples courants incluent:
Le premier organisme génétiquement modifié
Le premier exemple connu d’êtres humains participant à la sélection artificielle d’un organisme est la montée de Canis lupus familiaris, ou comme il est plus communément connu, le chien. Il y a environ 32 000 ans, dans une région de l'Asie de l'Est qui est maintenant la Chine, l'homme vivait dans des groupes de chasseurs-cueilleurs. Les loups sauvages ont suivi les groupes humains et ont récupéré les carcasses laissées par les chasseurs.
Les scientifiques pensent qu'il est fort probable que les humains n'autorisent que les dociles loups qui ne constituent pas une menace pour la vie. De cette manière, la séparation des chiens et des loups a commencé par une auto-sélection, car les individus dotés du trait qui leur permettait de tolérer la présence humaine sont devenus les compagnons domestiques des chasseurs-cueilleurs.
Finalement, les humains ont commencé à domestiquer intentionnellement, puis à élever des générations de chiens pour obtenir les traits désirés, en particulier la docilité. Les chiens sont devenus des compagnons loyaux et protecteurs pour les humains. Au cours de milliers d'années, les humains les ont élevés de manière sélective en fonction de caractéristiques telles que la longueur et la couleur du pelage, la taille des yeux et du museau, la taille du corps, la disposition, etc.
Les loups sauvages de l’Asie de l’Est il ya 32 000 ans, qui se sont divisés en chiens il ya 32 000 ans, comprennent près de 350 races différentes. Ces premiers chiens sont plus étroitement liés génétiquement aux chiens modernes appelés chiens indigènes chinois.
Autres formes anciennes de génie génétique
La sélection artificielle s'est également manifestée d'une autre manière dans les anciennes cultures humaines. Lorsque les humains se sont dirigés vers les sociétés agricoles, ils ont utilisé la sélection artificielle avec un nombre croissant d'espèces végétales et animales.
Ils ont domestiqué les animaux en les élevant de génération en génération, en ne faisant que reproduire la progéniture présentant les traits désirés. Ces traits dépendaient du but de l'animal. Par exemple, les chevaux domestiques modernes sont couramment utilisés dans de nombreuses cultures comme moyen de transport et comme bêtes de somme, au sein d’un groupe d’animaux communément appelé bêtes de somme.
Par conséquent, les caractères que les éleveurs de chevaux auraient pu rechercher sont la docilité et la force, ainsi que la robustesse au froid ou à la chaleur et la capacité de se reproduire en captivité.
Les sociétés anciennes utilisaient le génie génétique autrement que par la sélection artificielle. Il y a 6000 ans, les Égyptiens utilisaient la levure pour lever le pain et la levure fermentée pour faire du vin et de la bière.
Génie génétique moderne
Le génie génétique moderne a lieu en laboratoire et non par reproduction sélective, car les gènes sont copiés et transférés d’un fragment d’ADN à un autre, ou d’une cellule à l’ADN d’un autre organisme. Cela repose sur un anneau d’ADN appelé plasmide.
Les plasmides sont présents dans les cellules bactériennes et de levure, et sont séparés des chromosomes. Bien que les deux contiennent de l'ADN, les plasmides ne sont généralement pas nécessaires à la survie de la cellule. Alors que les chromosomes bactériens contiennent des milliers de gènes, les plasmides ne contiennent que le nombre de gènes que l'on pourrait compter dans une main. Cela les rend beaucoup plus simples à manipuler et à analyser.
La découverte dans les années 1960 de endonucléases de restriction, aussi connu sous le nom les enzymes de restriction, a conduit à une percée dans l'édition de gènes. Ces enzymes coupent l’ADN à des endroits spécifiques de la chaîne de paires de base.
Les paires de bases sont celles qui sont liées nucléotides qui forment le brin d'ADN. En fonction de l'espèce de bactérie, l'enzyme de restriction sera spécialisée dans la reconnaissance et la découpe de différentes séquences de paires de bases.
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Les scientifiques ont découvert qu'ils étaient capables d'utiliser les enzymes de restriction pour découper des morceaux des anneaux plasmidiques. Ils ont ensuite pu introduire de l'ADN provenant d'une autre source.
Une autre enzyme appelée ADN ligase attache l'ADN étranger au plasmide d'origine dans la fente vide laissée par la séquence d'ADN manquante. Le résultat final de ce processus est un plasmide avec un segment de gène étranger, appelé un vecteur.
Si la source d'ADN était une espèce différente, le nouveau plasmide s'appelle ADN recombinant, ou un chimère. Une fois le plasmide réintroduit dans la cellule bactérienne, les nouveaux gènes sont exprimés comme si la bactérie avait toujours possédé cette constitution génétique. À mesure que la bactérie se réplique et se multiplie, le gène sera également copié.
Combinaison d'ADN de deux espèces
Si l'objectif est d'introduire le nouvel ADN dans la cellule d'un organisme qui n'est pas une bactérie, différentes techniques sont nécessaires. L'un d'entre eux est un pistolet à gènes, qui souffle de très petites particules d’éléments en métal lourd recouverts de l’ADN recombinant sur des tissus végétaux ou animaux.
Deux autres techniques nécessitent de tirer parti de la puissance des processus liés aux maladies infectieuses. Une souche bactérienne appelée Agrobacterium tumefaciens infecte les plantes, provoquant la croissance de tumeurs dans la plante. Les scientifiques retirent les gènes responsables du virus du plasmide responsable des tumeurs, appelé le Tiou plasmide induisant une tumeur. Ils remplacent ces gènes par tous les gènes qu'ils souhaitent transférer dans la plante afin que celle-ci soit «infectée» par l'ADN souhaitable.
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Les virus envahissent souvent d'autres cellules, des bactéries aux cellules humaines, et introduisent leur propre ADN. UNE vecteur viral est utilisé par les scientifiques pour transférer de l'ADN dans une cellule végétale ou animale. Les gènes responsables de la maladie sont supprimés et remplacés par les gènes souhaités, qui peuvent inclure des gènes marqueurs pour signaler que le transfert a eu lieu.
Histoire moderne du génie génétique
Les premières modifications génétiques modernes ont eu lieu en 1973, lorsque Herbert Boyer et Stanley Cohen ont transféré un gène d’une souche de bactérie à une autre. Le gène codé pour la résistance aux antibiotiques.
L'année suivante, les scientifiques ont créé le premier exemple d'un animal génétiquement modifié, lorsque Rudolf Jaenisch et Beatrice Mintz ont réussi à insérer de l'ADN étranger dans des embryons de souris.
Les scientifiques ont commencé à appliquer le génie génétique à un large éventail d'organismes, pour un nombre croissant de nouvelles technologies. Par exemple, ils ont développé des plantes résistantes aux herbicides afin que les agriculteurs puissent traiter les mauvaises herbes sans endommager leurs cultures.
Ils ont également modifié les aliments, en particulier les légumes et les fruits, pour qu'ils deviennent beaucoup plus gros et durent plus longtemps que leurs cousins non modifiés.
Le lien entre génie génétique et biotechnologie
Le génie génétique est à la base de la biotechnologie, car l’industrie de la biotechnologie est, de manière générale, un vaste domaine qui implique l’utilisation d’autres espèces vivantes pour les besoins de l’homme.
Vos ancêtres d'il y a des milliers d'années qui élevaient sélectivement des chiens ou certaines cultures utilisaient la biotechnologie. Il en va de même pour les agriculteurs et les éleveurs de chiens modernes, de même que pour les boulangeries et les établissements vinicoles.
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Biotechnologie industrielle et carburants
La biotechnologie industrielle est utilisée pour les sources de carburant; c'est de là que vient le terme «biocarburants». Les micro-organismes consomment des graisses et les transforment en éthanol, qui est une source de carburant consommable.
Les enzymes sont utilisées pour produire des produits chimiques avec moins de déchets et de coûts que les méthodes traditionnelles, ou pour nettoyer les processus de fabrication en décomposant les sous-produits chimiques.
Biotechnologies médicales et sociétés pharmaceutiques
Des traitements aux cellules souches aux tests sanguins améliorés en passant par divers produits pharmaceutiques, le visage des soins de santé a été transformé par la biotechnologie. Les sociétés de biotechnologie médicale utilisent des microbes pour créer de nouveaux médicaments, tels que des anticorps monoclonaux (ces médicaments sont utilisés pour traiter diverses affections, notamment le cancer), des antibiotiques, des vaccins et des hormones.
Une avancée médicale significative a été la mise au point d’un processus permettant de créer de l’insuline synthétique à l’aide du génie génétique et des microbes. L'ADN pour l'insuline humaine est inséré dans des bactéries qui se répliquent, se développent et produisent l'insuline, jusqu'à ce que l'insuline puisse être collectée et purifiée.
Biotechnologie et Backlash
En 1991, Ingo Potrykus a utilisé une recherche en biotechnologie agricole pour développer une sorte de riz enrichi en bêta-carotène, que l'organisme convertit en vitamine A, idéal pour la culture dans les pays asiatiques, où la cécité des enfants due à une carence en vitamine A est particulièrement importante. problème.
Les problèmes de communication entre la communauté scientifique et le public ont suscité une vive controverse au sujet des organismes génétiquement modifiés, ou OGM. Un produit alimentaire génétiquement modifié tel que le riz doré, comme on l’appelle, suscitait une telle crainte et suscitait un tel tollé que, même si les plantes étaient prêtes à être distribuées aux agriculteurs asiatiques en 1999, cette distribution n’a pas encore eu lieu.