Znaczenie genetyki w medycynie, rolnictwie i hodowli

Współczesna hodowla dla osiągnięcia postępu musi korzystać ze zdobyczy takich nauk jak genetyka, cytologia, fizjologia zwierząt, biochemia, zoopatologia, fizyka, chemia, matematyka i inne.

Najdawniejszą stosowaną przez człowieka formą jest udomowianie zwierząt dzikich, które były hodowane w określonych celach. Rozwój każdej cechy i ostateczna jej forma zależy od określonych założeń genetycznych, ale również od warunków środowiskowych.

Zmienność i różnorodność fenotypowa osobników w populacji wywołana jest czynnikami genetycznymi i środowiskowymi, a przede wszystkim ich współdziałaniem. Środowiskiem można określić zespół zewnętrznych czynników działających na organizm (czynniki troficzne – odżywcze, klimatyczno – glebowe, pielęgnacyjno – hodowlane, chorobotwórcze i inne). Z powyższych czynników najważniejszą rolę w hodowli odgrywa żywienie, które tak jak i inne są ukształtowane przez człowieka. Działalność ludzka polega wiec na zmodyfikowaniu i ukształtowaniu w odpowiedni sposób środowiska. W hodowli genotyp jest programem, a poprzez zamierzone oddziaływanie środowiskowe człowiek może kształtować fenotyp w pożądanym kierunku.

W granicach określonych przez genotyp, należy pamiętać, że zwierzęta o różnych genotypach mogą reagować w odmienny sposób na to samo środowisko.

Oddziaływanie środowiska na zwierzęta jest przyczyną powiększania się zmienności, którą nazywamy modyfikacyjną. Jest to jednak uproszczenie, ponieważ jak wiadomo, każda cecha organizmu powstaje jako wynik współdziałania czynników dziedzicznych i środowiskowych. Osiągnięte przez człowieka zmiany modyfikacyjne dotyczą fenotypu i nie są przekazywane potomstwu.

Od najdawniejszych czasów człowiek starał się hodować potomstwo pochodzące od najlepszych zwierząt. Wybór najlepiej odpowiadających człowiekowi osobników do dalszego rozmnażania osobników o określonych cechach nazywa się selekcją sztuczną lub doborem sztucznym.

Człowiek świadomie przekształca populacje (w hodowli populacja odnosi się do zwierząt jednej rasy w określonym rejonie).

Populacja, która z pokolenia na pokolenie nie zmienia swej struktury genetycznej, jest w stanie równowagi genetycznej. Mechanizmem utrzymującym tę równowagę jest losowe kojarzenie osobników, w którym występują różne typy kojarzenia. Częstotliwość rożnych typów kojarzeń zależy od częstotliwości poszczególnych genotypów w populacji. Wybór zwierząt z przeznaczeniem ich na rodziców przyszłego pokolenia nazywa się selekcją. Selekcja prowadzi wiec do zmiany struktury genetycznej populacji w kierunku wybranym przez hodowcę, poprzez eliminację z rozpłodu zwierząt o niepożądanych cechach, hodowca usuwa ze stada niepożądane geny. Zmiany w strukturze genetycznej stada będą zgodne z kierunkiem prowadzonej selekcji.

Skuteczność selekcji wyraża się wzrostem częstości pożądanych genotypów, a spadkiem genotypów niekorzystnych w potomnej populacji. Oddziaływanie środowiska może w bardzo poważnym stopniu przesuwać wartość cechy w kierunku dodatnim lub ujemnym. Zwierzęta wybrane na rodziców tworzą wiec tzw. stado selekcyjne, tzn. wyselekcjonowane osobniki tego stada są fenotypowo lepsze w porównaniu z pozostałymi zwierzętami.

W pracach hodowlanych stosuje się różnego rodzaju selekcje, rodzaj podyktowany jest potrzebami rynku i ekonomiką produkcji. Zmienność jest podstawowym warunkiem prowadzenia selekcji. W stadzie musi następować tzw. odnowa, czyli „remont stada”, który polega na wprowadzeniu lepszych zwierząt i eliminacji wybrakowanych. W każdej hodowli większe znacznie odgrywają samce niż samice, wprawdzie potomstwo dziedziczy w równym stopniu po obu rodzicach, ale na skutek stosowanej w hodowli zwierząt poligamii, większa jest rola samców. Źle wybrana samica nie powoduje większych szkód, ponieważ pozostawia po sobie niewiele potomstwa, natomiast samiec szybko rozpowszechnia swoje geny w stadzie i jeżeli został źle wybrany, powoduje straty w hodowli.

Selekcja może być prowadzona na podstawie wartości użytkowej lub hodowlanej. W hodowlach samce są selekcjonowane na podstawie wartości hodowlanej, a samice na podstawie wartości użytkowej. W hodowli według linii chodzi o jak najbliższe pokrewieństwo z cennym osobnikiem, użytym jako reproduktor. Role w selekcji odgrywa pokrewieństwo, czyli podobieństwo osobników mających w swoich genotypach pewną cześć indywidualnych genów.

Pokrewieństwo w linii prostej łączy potomka z przodkiem. Współczynnik pokrewieństwa R wskazuje procentowy udział identycznych genów u porównywalnych osobników. „Inbred” niesie za sobą określone genetycznie skutki - gamety spokrewnionych osobników wnoszą do zygoty cześć identycznych genów. Pokrewieństwo gamet zależy od stopnia pokrewieństwa genetycznego. Stad wniosek, że im bardziej są spokrewnione ze sobą rodzice tym bardziej homozygotyczne będzie potomstwo. Skutkiem Inbredu jest wiec wzrost homozygotyczności zwierząt w stadzie.

Nie zawsze inbredowanie jest korzystne, ponieważ może prowadzić do pewnych deformacji, zwyrodnień i ułomności. Zasadniczą przyczyną pojawienia się depresji inbredowej są geny letalne i subletalne o charakterze recesywnym - inbred zwiększa prawdopodobieństwo spotkania się tych genów, które u heterozygot są nieszkodliwe, a u homozygot są przyczyna ujawnienia się anomalii.

U ludzi ze względu na to nie zawiera się związków małżeńskich miedzy blisko spokrewnionymi osobnikami. Pomimo występowania szkodliwych skutków inbredu stosuje się tę metodę w hodowli, które prowadzi do podobieństwa genetycznego dalszych pokoleń z wybitnym przodkiem, który był użyty jako reproduktor. W przypadku kojarzenia „córki” z cennym genetycznie „ojcem”, inbred prowadzi do koncentracji genów wybitnego przodka w genotypach jego potomstwa. Inbred pozwala również na sprawdzenie rozpłodników na nosicielstwo niekorzystnych genów - inbred testowy. W przypadku tzw. hodowli na linię, celem jest nie dopuszczenie do rozproszenia genów cennego przodka i tworzy się spokrewnione grupy zwierząt względem pierwszego wybitnego przodka, gdyż chodzi o zachowanie podobieństwa członków linii do protoplasty.

Inne znaczenie ma linia wsobna - czyli grupa zwierząt pochodzących z kojarzeń krewniaczych, prowadzonych od kilku pokoleń. Celem takiego inbredu jest uzyskanie wysoko-homozygotycznych zwierząt.

Eliminowanie osobników prymitywnych odbywa się przez krzyżowanie wypierające, tzn. osobnika prymitywnego zastępuje się osobnikiem o obcej rasy. Stosuje się przez kilka pokoleń, co prowadzi do stopniowego wypierania genów.

Krzyżowanie rasotwórcze ma na celu utworzenie nowej rasy, lepiej dostosowanej do warunków. Efekt można osiągnąć przez uprzednio przedstawione krzyżowanie lub przez krzyżowanie kilku ras.

Jest to proces długotrwały, ponieważ zmieszane stado wykazuje bardzo dużą zmienność wskutek rozczepienia się cech. Za rasę uznaje się odpowiednio liczebną grupę zwierząt, która wykazuje duże ujednolicenie w typie budowy i w celach użytkowych, a w potomstwie nie występuje większa zmienność niż w stadzie rodzicielskim. Na przykład w Polsce prowadzi się prace nad wyhodowaniem nowej rasy długowełnistej owcy. Krzyżowanie użytkowe stosuje się wykorzystując zjawisko heterozji. Do krzyżowania wybiera się zwierzęta dwóch ras o dobrze wyrażonych cechach – celem jest uzyskanie u mieszańców harmonijnego połączenia cech obu ras.

Obecnie oprócz krzyżówek w obrębie ras i gatunku, uzyskano krzyżówki międzygatunkowe – główną przeszkodą w takim krzyżowaniu, są różnice w liczbie chromosomów oraz właściwości fizjologiczne. Uzyskano obecnie z krzyżówek międzygatunkowych muła lub krzyżówkę żubra z bydłem domowym.

Przedstawione metody mają na celu zwiększenie wydajności hodowli zwierząt, co pozwala hodowcom na oszczędność stosowanych materiałów oraz oszczędność pracy ludzkiej.

Zadaniem hodowli roślin jest ulepszanie roślin uprawnych i tworzenie nowych odmian, podobnie jak w hodowli zwierząt, wykorzystano wiele nauk a przede wszystkim genetykę.

Zaniechanie pracy nad ulepszaniem istniejących odmian (hodowli zachowawczej), prowadzi do szybkiego pogorszenia się materiału siewnego i spadku plonów. Natomiast tworzenie nowych odmian (hodowla twórcza), należy uznać za najszybszy i najbardziej istotny czynnik zwiększenia plonów u roślin.

Podobnie jak w hodowli zwierząt można osiągnąć lepsze wyniki w uprawie roślin, poprzez polepszenie warunków środowiskowych, wpływających na fenotyp. Czynnikiem wpływającym głównie na uprawę jest gleba, a przede wszystkim zawartość w niej niezbędnych do życia makro i mikroskładników. Wieloletnim efektem zabiegów uprawnianych jest zmiana trzech zasadniczych elementów składowych gleby fazy stałej, płynnej i gazowej. Wynikiem tego są zmiany stosunków powietrznych, wodnych i termicznych w roli, a także biotycznych.

Pielęgnowanie roślin uprawnych polega na zabiegach, które eliminują niekorzystne warunki lub je ograniczają. Pozbawione pielęgnacji rośliny nie dają wysokich plonów, mogą także całkowicie wyginąć. Wadliwe zmianowanie obniża plony, jak również prowadzi do powstawania chorób płodozmianowych. Ułożenie racjonalnego zmianowania, zapewni roślinom najlepsze warunki wzrostu i rozwoju oraz uzyskania z nich wysokich plonów. Zmianowanie składa się z kilku członów (2-4), w skład których wchodzą roślina nie zbożowa, a poniżej kłosowa, np.: ziemniak – owies, łubin – żyto. Oddziaływanie środowiska może w bardzo poważnym stopniu przesunąć wartość cechy w kierunku dodatnim lub ujemnym.

Człowiek od dawna ingerował w układy genetyczne, zwłaszcza zwierząt hodowlanych i roślin uprawnych.

W ciągu ostatnich lat zaczęto do celów praktycznych wykorzystywać wiadomości zebrane przez genetykę molekularną. Najlepszym przykładem wykorzystania genetyki molekularnej jest inżynieria genetyczna. Technika inżynierii genetycznej polega na wycinaniu z jednego genomu określonego genu i wstawianiu go do innego organizmu i badaniu zachowania tego genu - tzn. czy ulega replikacji i ekspresji.

Dla zrozumienia zabiegów inżynierii genetycznej niezbędne jest zapoznanie się z mechanizmem działania wektorów (plazmidy i wirusy), budową plazmidów, bakteriofagów oraz znajomość genetyki bakterii i zapoznanie się ze specjalnymi enzymami, tnącymi DNA na małe odcinki - restryktazy.

Wirusy – są na pograniczu materii ożywionej i nieożywionej. Zbudowane są z otoczki białkowej, zwanym Kapsyd, który zbudowany jest z mniejszych jednostek – kapsomerów. Rdzeń wirusa stanowi DNA lub RNA, co jest podstawą klasyfikacji wirusów. Wirusy poza komórką są inertne (występują w postaci krystalicznej). Cechy życia wykazują tylko jak pasożytują w komórkach gospodarza. Odkryte w 1892 roku przez Iwanowskiego – wirus mozaiki tytoniowej i został uzyskany w postaci krystalicznej w 1935 roku, przez W.M. Stanleya.

Do tej pory otrzymano wiele wirusów w formie krystalicznej. Krystaliczne wirusy, wprowadzone ponownie do komórek gospodarza, namnażały się i wywoływały objawy chorobowe. Dalsze badania polegały na rozdzieleniu części wirusa na część białkową i kwas nukleinowy, a następnie łączeniu ich ponownie, odtwarzając aktywne cząstki wirusa.

Wprowadzenie samego kwasu nukleinowego wirusa do komórki stanowiło bodziec do wytwarzania przez nie zarówno specyficznego dla danego wirusa kwasu nukleinowego, jak i specyficznego białka kapsydu, a więc do odtwarzania kompletnych cząstek wirusowych.

Mechanizm działania wirusa polega więc na tym, że wprowadzony kwas nukleinowy wirusa powoduje w komórkach gospodarza wytwarzanie białka, o którym informacja jest zakodowana w kwasie nukleinowym wirusa. Na tym polega więc istota pasożytnictwa wirusów. W komórkach gospodarza poza tym szybko mnożą się (replikacja DNA lub odwrotna transkrypcja w przypadku wirusów z RNA). Mechanizm pasożytnictwa wirusów wykorzystany jest w metodach inżynierii genetycznej.

Wirusy danego typu porażają specyficzne dla nich części organizmu gospodarza, mogą się bowiem rozmnażać wyłącznie w określonych komórkach, np. wirusy ospy, odry, brodawek, atakują skórę, wirusy paraliżu dziecięcego Heinego Medinna, wścieklizny atakują mózg i rdzeń kręgowy, a wirusy żółtej febry – wątrobę.

Zwalczanie wirusów polega na stosowaniu szczepionek. Organizm (komórka) zwalcza wirus poprzez tworzenie się interferonu jako następstw dostania się wirusa do komórki. Interferon jest białkiem podobnym do hemoglobiny zwalczającym wirusy, które dostały się do komórki.

Wirusy odegrały również rolę w hipotezach, dotyczących biogenezy. Według jednej z hipotez, pierwszymi organizmami na ziemi były „prawirusy”, według innej, wirusy powstały z plazmidów, czyli jako patologiczne fragmenty komórek bakteryjnych i na drodze np. rekombinacji, wytworzyły białkowy kapsyd. Mechanizm pasożytnictwa wirusów wykorzystany jest w inżynierii genetycznej.

Zabiegi polegające na całych komórkach lub jądrach komórkowych, nazwano inżynierią komórkową, np. połączono komórki pochodzące z różnych gatunków zwierząt – technika komórek mieszańcowych pozwoliła na uzyskanie jednorodnych przeciwciał, zwanych monoklonowymi. Technika ta ma duże znaczenie praktyczne, gdyż otrzymując przeciwciała w sposób zwykły z krwi zwierzęcia uodpornionego, uzyskuje się mieszaninę różnych przeciwciał, natomiast komórki mieszańcowe tworzą wyłącznie jeden rodzaj przeciwciał.

Ostatnią techniką szeroko obecnie stosowaną jest klonowanie. Klonem nazywamy potomstwo jednego osobnika mnożącego się bezpłciowo, a zatem genetycznie identycznego w stosunku do siebie jak i do organizmu macierzystego.

Klonowanie oznacza metodę otrzymywania klonów, a więc zbioru osobników identycznych genetycznie i z organizmów rozmnażających się wyłącznie płciowo. Np. z zapłodnionego jaja żaby usunięto jądro zygoty, na jego miejsce wprowadzono jądro, pobrane z komórki nabłonka jelitowego innej żaby. Okazało się, że „zmienione jajo” rozwijało się normalnie, powstała dorosła żaba. Jajo, z którego ta żaba wyrosła, miało jądro diploidalne, zawierające geny identyczne z genami żaby, z tkanki, której pobrano jądro. Otrzymano żabę pod względem genetycznym identyczną z żabą, od której pochodziło jądro wprowadzone sztucznie do jaja. W ten sposób można otrzymać klony zupełnie identycznych osobników. Stąd pochodzi termin klonowanie.

Inżynieria genetyczna jest stosunkowo nawą gałęzią nauk, czasem myląco zwana nową biotechnologią, w celu upodobnienia jej do nauki wykorzystującej od wieków żywe organizmy w procesie produkcji, jak np. wykorzystywanie drożdży do pieczenia chleba czy fermentacji. Termin ten jest także używany do określenia rozważnej hodowli roślin lub zwierząt w celu osiągnięcia konkretnego, oczekiwanego rezultatu. Tradycyjne biotechnologie dały nam szklarniowe róże o niezwykłych kolorach i krowy, które osiągają większą mięsność lub mleczność. Inżynieria genetyczna umożliwia pobieranie genów z komórek organizmu, zmienianie ich i przenoszenie z jednych gatunków do drugich w celu wyprodukowania genetycznie zmodyfikowanych organizmów (GMO) mających zupełnie nowe cechy.

Zadania inżynierii genetycznej - zadań takich jest wiele. Postaram się przytoczyć najważniejsze:

1. Odradzanie lub zapobieganie wyginięciu niektórych gatunków zwierząt
Rozmnażanie lub odradzanie zwierząt metodą klonowania lub innymi sposobami inżynierii genetycznej wiąże się z dużym ryzykiem jest jednak także bardzo alternatywną metodą. Za kilka lat być może będziemy podziwiać olbrzymiego mamuta włochatego lub tury przechadzające się majestatycznie po polskich parkach narodowych. Należy do tych celów znaleźć kompletny i nie uszkodzony materiał genetyczny danego gatunku i wszczepić go do komórki rozrodczej pokrewnego gatunku, np. w przypadku mamuta do słonicy indyjskiej. U gatunków ginących możemy wykorzystywać sztuczne zapłodnienia i bezpośrednią opiekę nad młodym. Np. w przypadku pandy wielkiej bardzo trudno jest w naturalny sposób zasilić populację, ponieważ samica tego zwierzęcia przeżywa okres rui jedynie raz w roku.

2. Zwiększenie wydajności roślin i zwierząt
Badania nad poprawianiem metodami inżynierii genetycznej roślin i zwierząt mają na celu zapewnienie komfortu, wygody i zdrowia ludzi spożywających/wykorzystujących je. Przykładem może być: przedłużenie trwałości pomidora, czy „stworzenie” krowy z wysoko proteinowym mlekiem. Projekty te jednak mają wiele wad np.: pomidory miały zmieniony smak, a krowy chorowały na artretyzm i szybko zdechły.

3. Produkcja leków i szczepionek
To chyba największe zadanie inżynierii genetycznej. Ma ono na celu zapewnienie zdrowia zażywającym dany specyfik. Takie leki i szczepionki nie powodują skutków ubocznych. Jako przykład podam: insulinę podawaną chorym na cukrzycę, hormon wzrostu, czynnik krzepnięcia krwi; szczepionki wirusowe i bakteryjne.

Wykorzystanie inżynierii genetycznej w medycynie, farmacji i hodowli:

1. Medycyna i farmacja:
Geny pochodzenia zwierzęcego czy roślinnego mogą w komórkach bakterii lub innych organizmów podlegać ekspresji i produkować w znacznych ilościach różnego rodzaju białka enzymatyczne i hormony, co stwarza możliwości produkcji i jest obecnie wykorzystywane przez liczne firmy w przemyśle chemicznym lub farmaceutycznym. Wykorzystuje się ja obecnie w medycynie : zarówno w diagnostyce jak i profilaktyce czy nawet terapii. Przemysł farmaceutyczny skorzystał dzięki stworzeniu szeregu leków dzięki technikom rekombinowanego DNA. Coraz śmielej współczesna biotechnologia próbuje ingerować w naturę. Prawdopodobnie niedługo powszechna stanie się transgenizacja zwierząt i roślin , być może także ich klonowanie. Perspektywy zastosowań są niezmiernie szerokie. Jak każda rewolucyjna idea wywołuje szereg kontrowersji ale i nadziei.

2. Hodowla:
W ostatnich latach duże nadzieje badawcze wiąże się z pracami hodowlanymi genetycznie zmienionych zwierząt. Pierwsza transgeniczna owca Dolly będąca klonem została wyhodowana w 1997 r. , a wydzielane przez jej organizm mleko ma właściwości lecznicze dla organizmu ludzkiego. Te szczególne cechy zwierzęcia osiągnięto przez wprowadzenie do jej genomu genu ludzkiego, kodującego czynnik IX, odpowiedzialny za powstawanie białka biorącego udział w procesie krzepnięcia krwi u ludzi chorych na hemofilię. Hodowla transgenicznych zwierząt zachęca do dalszych badań nad otrzymaniem genetycznie zmienionych dużych zwierząt z defektami genetycznymi naśladującymi ludzkie choroby. Prowadzone na dużą skalę prace badawcze na drobnych ssakach (myszy) nie dały spodziewanych rezultatów, aczkolwiek otrzymane wyniki posłużyły w prawdzie doskonaleniu technik hodowlanych, to jednak wielkość tych zwierząt, specyfika genów i okres życia nie mają bezpośredniego zastosowania dla organizmu ludzkiego. Uważa się więc, że owce, świnie, małpy i inne duże ssaki będą bardziej przydatne w badaniach biomedycznych.

Klonowanie:
Na czym polega technika klonowania? Na przeszczepieniu jądra dowolnej komórki organizmu do komórki jajowej innego organizmu tego samego gatunku. Umożliwia to pozaseksualne mnożenie osobników gatunku ludzkiego o identycznej informacji genetycznej, czego konsekwencją stać się może seryjna produkcja dowolnie planowanych sobowtórów, czyli osobników o identycznych uzdolnieniach fizycznych i duchowych. Jeżeli zatem będzie się dokonywać tego zabiegu na substancji genetycznej wybitnych jednostek, to ile razy uda się ten zabieg szczęśliwie przeprowadzić, otrzyma się w wyniku tylu takimi samymi właściwościami obdarzonych osobników. Zakładając upowszechnienie się tego rodzaju praktyk, ludzkość stanie w obliczu możliwości zaludnienia świata grupami ludzi dobranych pod kątem wymogów na eugenicznych zasadach opartego społeczeństwa. Genetycy podjęli także specjalne zabiegi krzyżowania genetycznego różnych gatunków i tworzenia tworów o hybrydalnych właściwościach.

Klonowanie różni się w sposób zasadniczy od tzw. rozczepienia bliźniaczego, które polega na tym, że zarodek, jaki się ukształtował w wyniku połączenia dwóch komórek rozrodczych, w bardzo wczesnym stadium rozwoju dzieli się na dwa odrębne organizmy, mające ten sam genotyp. Efektem tego wydarzenia, jeżeli osiągnie swój biologiczny cel, będzie urodzenie się bliźniaków jednojajowych. Rozczepienie bliźniacze więc jest zjawiskiem, które się zdarza podczas zwyczajnego rozmnażania płciowego, natomiast klonowanie jest metodą rozmnażania pozapłciowego. Wspólny obu wydarzeniem jest tylko fenomen zaistnienia dwóch (lub więcej) osobników o tym samym genotypie: w przypadku rozczepienia bliźniaczego dwóch braci lub sióstr, w przypadku klonowania – dawcy jądra i osobnika sklonowanego.

Do niedawna sądzono, że DNA komórek somatycznych zwierząt utraciło zdolność sterowania rozwojem nowego osobnika. Wydawało się, że totipotencjalność (zdolność ukształtowania się w dowolny organ lub tkankę nowego organizmu) mają u zwierząt wyższych tylko komórki w najwcześniejszych stadiach rozwoju osobniczego. Dopiero najnowszy rozwój genetyki ujawnił znaczną zdolność odzyskania pierwotnej totipotencjalności nawet przez DNA komórek wysoko wyspecjalizowanych. To właśnie dzięki temu odkryciu klonowanie zwierząt wyższych stało się czymś możliwym.

Technicznie możliwe stało się klonowanie nowych istot ludzkich, co budzi oczywiście pytania natury moralnej, jako że człowiek – chociaż jest jednym z gatunków królestwa zwierząt – jest jednak czymś istotnie więcej niż jednym ze zwierząt.

Inżynieria genetyczna przydaje się człowiekowi lecz nie możemy mieć całkowitej pewności co do tego, czy wprowadzane przez nas zmiany w genetyczne dziedzictwo człowieka nie będą dal niego zgubne.

Definicje:

GENETYKA MOLEKULARNA, dział genetyki, zajmujący się poznaniem informacji genet., regulacją jej powielania i przekazywania do potomnych komórek oraz przetwarzaniem jej w białka o określonej funkcji biologicznej.

INŻYNIERIA GENETYCZNA, technika genet. łączenia (rekombinacji) poza organizmem fragmentów kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) pochodzących z różnych organizmów, a następnie ich włączania do materiału genet. innych komórek lub bakterii; określone fragmenty DNA (odpowiadające np. pojedynczym genom lub ich odcinkom) uzyskuje się poprzez działanie enzymami restrykcyjnymi lub syntetyzuje chemicznie i następnie wprowadza do wektorów genetycznych; w wyniku replikacji zrekombinowanych wektorów zachodzi też replikacja włączonego w nie genu zw. klonowaniem genu; po izolacji wektora otrzymuje się (przez wycięcie z niego) DNA pojedynczego genu, który nadaje się do dalszej analizy, np. sekwencjonowania nukleotydów. Geny pochodzące z organizmów zwierzęcych lub roślinnych mogą w komórkach bakterii (lub innych) podlegać ekspresji (ekspresja genów) i produkować w znacznych ilościach różnego rodzaju białka enzymatyczne i hormony; stwarza to możliwości produkcji przem. i jest ob. wykorzystywane w przemyśle chem. lub farm.; metody i.g. mają zastosowanie także przy wprowadzaniu obcych genów do organizmów roślinnych i zwierzęcych, co stwarza nowe możliwości w hodowli roślin i zwierząt (transgeniczne organizmy). Praktikum wybranych zagadnień z inżynierii genetycznej, red. Z. Porowit-Bóbr, Kraków 1992.

BIOTECHNOLOGIA [gr.], dziedzina wiedzy, której celem jest przem. wykorzystanie organizmów żywych, ich części lub produktów przez nie wytworzonych; korzysta z osiągnięć gł. biochemii, biologii, mikrobiologii, inżynierii genet. i komórkowej, fizyki, informatyki, inżynierii procesowej; w skali laboratoryjnej posługuje się gł. metodami rekombinacji DNA in vitro (inżynieria genetyczna), inżynierii komórkowej i enzymatycznej; na ich podstawie opracowuje się technologie realizowane w skali przem.; wytworami b. są białka stosowane jako katalizatory w produkcji innych substancji lub stanowiące produkt końcowy (leki, szczepionki) oraz nowe transgeniczne organizmy: bakterie, grzyby, owady, rośliny i zwierzęta powstałe w wyniku wprowadzenia do nich obcych genów (transgenów), a także nowe metody terapii genowej, zestawy odczynników diagnostycznych (np. do wykrywania wirusa HIV). Osiągnięcia b. znajdują prakt. zastosowanie gł. w medycynie, przemyśle farm., spoż., chem., wydobywczym oraz w rolnictwie, leśnictwie i ochronie środowiska.

LETALNY GEN, gen powodujący śmierć organizmu wskutek zaburzeń rozwojowych lub zamierania gamet; najczęściej g.l. jest genem recesywnym (recesywność); np. u człowieka gen wywołujący wadliwe wykształcenie skóry płodu.