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Genetics Molecular

Para uma introdução não técnica ao tópico, veja Introdução ao genetics.

Genetics Molecular é o campo de biologia qual estuda a estrutura e a função genes em a molecular nível. Os estudos de campo como os genes são transferidos da geração à geração. O genetics Molecular emprega os métodos de genetics e biologia molecular. É so-called diferenciá-lo de outros campos secundários dos genetics como genetics ecological e genetics da população. Uma área importante dentro do genetics molecular é o uso da informação molecular determinar os testes padrões da descida, e conseqüentemente do correto classificação científica dos organismos: isto é chamado systematics molecular.

Junto com determinar o teste padrão dos descendentes, o genetics molecular ajuda em compreender os mutations genetic que podem causar determinados tipos de doenças. Com da utilização dos métodos dos genetics e da biologia molecular, o genetics molecular descobre as razões porque os traços são continuados e como e porque alguns podem mutate.

Índices

Genetics para diante

Uma das primeiras ferramentas disponíveis aos geneticists molecular é a para diante tela genetic. O alvo desta técnica é identificar os mutations que produzem um certo phenotype. A mutagen é muito usado frequentemente aceleram este processo. Uma vez que os mutants foram isolados, mutated o gene pode molecularly ser identificado.

Genetics reverso

Artigo principal: Genetics reverso

Quando as telas genetic para diante forem produtivas, uma aproximação mais direta seria determinar o phenotype esse resultados de mutating um gene dado. Isto é chamado genetics reverso. Em alguns organismos, tais como o fermento e ratos, é possível induzir o apagamento de um gene particular, criando a knockout do gene. As alternativas incluem a indução aleatória de apagamentos do DNA e da seleção subseqüente para apagamentos em um gene do interesse, a aplicação de Interferência do RNA e a criação de transgenic organismos que não expressam um gene do interesse.

Terapia do Gene

Artigo principal: Terapia do Gene

Muitos mutations em genes de uma pessoa resultam em condições médicas severas. Estes mutations causam a proteína codificada por esse gene ao mau funcionamento e as pilhas que confiam nesta proteína não podem funcionar corretamente. Isto pode causar problemas para os tecidos ou os órgãos. As circunstâncias relacionadas aos mutations do gene são chamadas disorders genetic. O one-way para reparar os problemas internos é terapia do gene. Adicionando uma cópia corrigida do gene, as pilhas, os tecidos, e os órgãos afetados podem trabalhar corretamente. Ao contrário das aproximações droga-baseadas, a terapia do gene repara o defeito genetic subjacente.

A terapia do Gene é o processo para tratar ou aliviar doenças genetically modificando as pilhas da pessoa infected, fazendo com que o gene funcione corretamente. Quando um gene humano da doença foi reconhecido, as ferramentas molecular do genetics podem ser usadas explorar o processo do gene nos estados normais e pathogenic. De lá, o gene é transferido dentro - vivo ou vivo ex e o corpo começam a identificar o gene novo. A terapia do Gene tem que ser repetida diversas vezes para o paciente infected ser aliviado continuamente.

Atualmente, a terapia do gene está sendo experimentada ainda com e os produtos não são aprovados pelos ESTADOS UNIDOS. Administração do alimento e da droga. Houve diversas partes traseiras do jogo nos últimos 15 anos que restringiu umas medidas mais adicionais na terapia do gene. Porque há umas tentativas mal sucedidas, continua a estar um número de crescimento de transferências bem sucedidas da terapia do gene que promova a pesquisa.

Doenças principais que podem ser tratadas com a terapia do gene: as doenças infectious (resultado da infecção por um vírus ou por um pathogen bacteriano), cancers, herdaram disorders, disorders do sistema imune

Terapia Classical do gene

A terapia Classical do gene é a aproximação que entrega genes às pilhas apropriadas do alvo com um objetivo de alcançar a expressão optimal do gene novo, introduzido. Uma vez dentro do paciente, os genes expressados são pretendidos: produza um produto que o paciente falte, matam as pilhas doentes diretamente produzindo um toxin, e ativam o sistema imune para ajudar à matança das pilhas doentes.

Terapia do gene de Nonclassical

A terapia do gene de Nonclassical inibe a expressão dos genes relacionados ao pathogenesis, ou corrige um defeito genetic e restaura a expressão normal do gene.

- Em transferência do gene de vivo

Durante dentro - transferência do gene de vivo, os genes são transferidos diretamente no tecido do paciente e esta pode ser a única opção possível nos pacientes com tecidos onde as pilhas individuais não podem ser invitro cultivado, em números suficientes (isto é. pilhas de cérebro). Também, dentro - transferência do gene de vivo é necessária quando as pilhas cultivadas não podem re-implanted nos pacientes eficazmente.

Transferência Ex do gene de vivo

Durante transferência Ex do gene de vivo as pilhas são cultivadas fora do corpo e os genes são transferidos então nas pilhas crescidas na cultura. As pilhas que foram transformadas com sucesso são expandidas pela cultura de pilha e introduzidas então no paciente.

Princípios para transferência do gene

As terapias Classical do gene requerem geralmente transferência eficiente de genes cloned nas pilhas da doença aos genes introduzidos são expressadas em níveis elevados. Há diversos métodos physicochemical e biológicos diferentes que podem ser usados transferir genes em pilhas humanas. O tamanho dos fragmentos do DNA que podem ser transferidos é muito limitado, e frequentemente o gene transferido não é um gene convencional. Transferência horizontal do gene é transferência do material genetic de uma pilha a outra que não é sua prole. Transferência horizontal artificial do gene é um formulário da engenharia genetic.[1]

Técnicas em Genetics Molecular

Há três técnicas gerais usadas para o genetics molecular: amplification, separação e deteção, e expressão. É usada especificamente para o amplification a reação chain do polymerase, que é “uma ferramenta indispensable em uma variedade grande das aplicações”[2]. No DNA da técnica da separação e da deteção e no mRNA são isolados de suas pilhas. A expressão do Gene nas pilhas ou nos organismos é feita em um lugar ou em uma época que não seja normal para esse gene específico.

Amplification

Há outros métodos para o amplification além da reação chain do polymerase. O DNA do Cloning nas bactérias é também uma maneira amplificar o DNA nos genes.

Reação chain do Polymerase

Os materiais principais usados na reação chain do polymerase são nucleotides do DNA, DNA do molde, primers e polymerase de Taq. Os nucleotides do DNA são a base para o DNA novo, o DNA do molde é a seqüência específica que está sendo amplificada, os primers são os nucleotides complementares que podem ir em um ou outro lado do DNA do molde, e o polymerase de Taq é um calor - o enzyme estável que salt-inicía a produção do DNA novo. Esta técnica não necessita usar as bactérias vivas ou as pilhas, tudo que é needed são a seqüência baixa do DNA que necessita o amplification.

DNA do Cloning nas bactérias

O cloning da palavra para este tipo de amplification envolve fazer cópias idênticas múltiplas de uma seqüência do DNA. A seqüência do DNA do alvo é introduzida então em a [vetor do cloning]. Porque este vetor origina de um vírus self-replicating, de um plasmid, ou de uma pilha mais elevada do organismo quando o DNA apropriado do tamanho é introduzido do “os fragmentos do DNA alvo e do vetor ligated então”[3] e críe uma molécula recombinant do DNA. As moléculas recombinant do DNA são postas então no as bactérias esticam (geralmente E. coli) qual produz diversas cópias idênticas pela transformação. A transformação é o mecanismo do uptake do DNA possuído pelas bactérias. Entretanto, somente uma molécula recombinant do DNA pode cloned dentro de uma única pilha das bactérias, assim que cada clone é de apenas uma inserção do DNA.

Separação e deteção

No DNA da separação e da deteção e no mRNA são isolados das pilhas (a separação) e detectados então simplesmente pela isolação. As culturas de pilha são vindas também fornecem uma fonte constante das pilhas prontas para a isolação.

Culturas de pilha

A cultura de pilha para o genetics molecular é uma cultura que seja crescida em circunstâncias artificiais. Alguns tipos da pilha crescem bem nas culturas tais pilhas de uma pele, mas outras pilhas não são como produtivas nas culturas. Há umas técnicas diferentes para cada tipo de pilha, algum que está sendo encontrado somente recentemente para promover o crescimento em pilhas da haste e do nervo. As culturas para genetics molecular são congeladas a fim preservar todas as cópias do espécime do gene e thawed somente quando necessitadas. Isto permite uma fonte constante das pilhas.

Isolação do DNA

A isolação do DNA extrai o DNA de uma pilha em um formulário puro. Primeiramente, o DNA é separado dos componentes celulares tais como proteínas, RNA, e lipids. Isto é feito colocando as pilhas escolhidas em um tubo com uma solução que mecanicamente, quimicamente, quebre as pilhas abertas. Esta solução contem enzymes, produtos químicos, e sais que quebra abaixo as pilhas à exceção do DNA. Contem enzymes para dissolver proteínas, produtos químicos para destruir todo o presente do RNA, e sais para ajudar puxar o DNA fora da solução.

Em seguida, o DNA é separado da solução sendo girado em um centrifugador, que permita que o DNA colete no fundo do tubo. Após este ciclo no centrifugador a solução é derramada fora e o DNA resuspended em uma segunda solução que faça o DNA fácil de trabalhar com no futuro.

Isto resulta em uma amostra concentrada do DNA que contenha milhares das cópias de cada gene. Para a escala grande projeta-se como arranjar em seqüência o genome humano, todo este trabalho é feito por robôs.

isolação do mRNA

O DNA expressado que codifica para a síntese de uma proteína é o objetivo final para cientistas e este DNA expressado é obtido pelo mRNA da isolação (RNA do mensageiro). Primeiramente, os laboratórios usam uma modificação celular normal do mRNA que adiciona até 200 adenina nucleotides à extremidade da molécula (cauda (A) poly). Uma vez que isto foi adicionado, a pilha está rompida e seus índices da pilha são expostos aos grânulos sintéticos que são revestidos com os nucleotides da corda do thymine. Porque adenina e Thymine emparelhe junto no DNA, a cauda (A) poly e os grânulos sintéticos são atraídos a um outro, e uma vez que ligam neste processo os componentes da pilha podem ser lavados afastado sem remover o mRNA. Uma vez que o mRNA foi isolado, transcriptase reverso é empregado para convertê-lo ao DNA único-encalhado, de que um DNA double-stranded estável é se usar produzido Polymerase do DNA. DNA complementar (cDNA) é muito mais estável do que o mRNA e assim, uma vez que o DNA double-stranded lhe foi produzido representa os cientistas expressados da seqüência do DNA procura.[4]

O projeto Molecular do Genetics

Projeto humano do Genome é um projeto molecular do genetics que comece nos 1980's e foi projetado fazer exame de quinze anos para terminar. Entretanto, por causa dos avanços tecnologicos o progresso do projeto foi avançado e o projeto foi terminado em 2003, fazendo exame de somente treze anos. O projeto foi começado pelos ESTADOS UNIDOS. Departamento de energia e os institutos nacionais da saúde em um esforço alcançar seis objetivos ajustados. Estes objetivos incluíram:

  1. identificando 20.000 a 25.000 genes no DNA humano (embora a estimativa inicial era aproximadamente 100.000 genes),
  2. determinar seqüências do produto químico baseou pares no DNA humano,
  3. armazenando tudo encontrou a informação em bases de dados,
  4. melhorando as ferramentas usadas para a análise de dados,
  5. tecnologias transferindo aos setores confidenciais, e
  6. dirigindo-se às edições éticas, legais, e sociais (ELSI) que podem se levantar dos projetos.[5]

O projeto foi trabalhado sobre por dezoito países diferentes including os Estados Unidos, Japão, France, Germany, e o Reino Unido. O esforço collaborative resultou na descoberta de muitos benefícios de genetics molecular. As descobertas tais como a medicina molecular, fontes de energia novas e aplicações ambientais, forensics do DNA, e animais domésticos que produzem, são somente alguns dos benefícios que o genetics molecular pode fornecer.[5]

Veja também

Fontes e notas

  1. ^ *Genetics Molecular humano
  2. ^ NCBI
  3. ^ NCBI
  4. ^ *NCBI
  5. ^ a b Genome humano

Leitura mais adicional

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Tópicos relacionados
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