Kejuruteraan Genetik

Apa itu kejuruteraan genetik

Kejuruteraan genetik ialah pengubahan sengaja bahan genetik organisma, biasanya dengan memindahkan gen daripada satu organisma ke organisma lain supaya organisma penerima menghasilkan ciri atau produk baharu. Ia juga dipanggil teknologi DNA rekombinan, kerana ia menggabungkan DNA daripada dua sumber berbeza menjadi satu molekul.

Langkah asas

1. Kenal pasti dan asingkan gen dikehendaki daripada DNA organisma sumber.
2. Potong gen itu menggunakan enzim sekatan, yang mengecam dan memotong DNA pada jujukan tertentu.
3. Buka vektor, biasanya plasmid bakteria, menggunakan enzim sekatan yang sama, mewujudkan hujung sepadan.
4. Sisipkan gen itu ke dalam vektor, dan gunakan enzim dipanggil DNA ligase untuk mencantumkan cebisan itu bersama, membentuk DNA rekombinan.
5. Pindahkan DNA rekombinan ke dalam sel perumah, seperti bakteria, yang kemudian menzahirkan gen baharu itu dan menghasilkan protein dikehendaki.

Contoh dan aplikasi

Insulin manusia, yang dahulu diekstrak daripada pankreas haiwan, kini dihasilkan secara besar-besaran dengan menyisipkan gen insulin manusia ke dalam bakteria, yang kemudian mengeluarkan insulin secara murah dan dalam kuantiti besar. Aplikasi lain termasuk tanaman Bt, yang direkayasa dengan gen daripada bakteria tanah untuk tahan terhadap perosak serangga tertentu, dan tanaman direkayasa untuk kandungan nutrien lebih baik, seperti padi diperkaya vitamin A.

Oleh sebab gen yang disisipkan datang daripada spesies lain, organisma yang dihasilkan melalui cara ini dipanggil organisma diubah suai secara genetik (GMO), dan tanaman diubah suai secara genetik sering dipanggil ringkasnya sebagai tanaman GM.

Faedah dan batasan

• Kejuruteraan genetik membolehkan satu ciri dikehendaki dipindahkan dengan tepat, tanpa turut membawa banyak gen lain yang akan disertakan dalam pembiakbakaan silang tradisional.
• Oleh sebab organisma perumah seperti bakteria boleh dibiakkan dengan cepat dan murah dalam fermentor besar, produk seperti insulin boleh dihasilkan secara besar-besaran pada kos lebih rendah dan dalam kuantiti jauh lebih besar berbanding mengekstraknya daripada haiwan atau tumbuhan.
• Tanaman direkayasa untuk faedah tertentu, seperti padi diperkaya vitamin A, boleh membantu menangani kekurangan nutrien tertentu dalam diet sesuatu populasi.
• Organisma diubah suai secara genetik yang baharu perlu menjalani penilaian biokeselamatan sebelum dilepaskan, dan kesan jangka panjangnya terhadap alam sekitar dan biodiversiti terus dipantau dan dikaji.

Bagaimana ia diperiksa

Soalan SPM biasanya meminta anda menyusun langkah kejuruteraan genetik mengikut urutan yang betul, menyatakan fungsi enzim sekatan atau DNA ligase, atau menamakan dan menerangkan satu aplikasi kejuruteraan genetik, seperti penghasilan insulin manusia menggunakan bakteria.

Soalan contoh berformat peperiksaan

Soalan. Sebuah syarikat bioteknologi ingin menghasilkan insulin manusia menggunakan bakteria. (a) Namakan teknik yang digunakan untuk memindahkan gen insulin manusia ke dalam bakteria.

(b) Terangkan, mengikut urutan yang betul, langkah utama yang terlibat, bermula daripada mengasingkan gen daripada DNA manusia. (c) Terangkan mengapa bakteria, dan bukannya sel manusia, dipilih sebagai organisma perumah untuk penghasilan insulin secara besar-besaran.

(d) Nyatakan satu kelebihan menghasilkan insulin dengan cara ini berbanding mengekstraknya daripada pankreas haiwan.

Jawapan model. (a) Teknik itu ialah kejuruteraan genetik (teknologi DNA rekombinan). (b) Gen insulin manusia mula-mula diasingkan dan dipotong menggunakan enzim sekatan, yang mengecam dan memotong DNA pada jujukan tertentu.

Vektor plasmid bakteria dibuka menggunakan enzim sekatan yang sama, menghasilkan hujung potongan sepadan. Gen itu disisipkan ke dalam plasmid dan dicantumkan menggunakan DNA ligase, membentuk DNA rekombinan.

Plasmid rekombinan ini kemudian disisipkan ke dalam bakteria, yang menzahirkan gen itu dan menghasilkan insulin manusia. (c) Bakteria membiak dengan cepat melalui pembelahan binari dan boleh dibiakkan secara murah dalam fermentor besar, jadi insulin boleh dihasilkan secara besar-besaran jauh lebih cepat dan dalam kuantiti jauh lebih besar berbanding menggunakan sel manusia.

(d) Insulin yang dihasilkan dengan cara ini serupa secara kimia dengan insulin manusia dan boleh dihasilkan secara berterusan dalam kuantiti besar, berbeza daripada bekalan terhad dan lebih berubah-ubah yang diperoleh daripada pankreas haiwan.

Soalan latihan

Cuba soalan ini. Seorang penyelidik menyisipkan gen rintangan racun rumpai daripada bakteria tanah ke dalam sel tanaman. (a) Namakan jenis organisma yang dihasilkan melalui proses ini.

(b) Cadangkan satu kelebihan tanaman diubah suai ini kepada seorang petani.

Petua peperiksaan

Istilah penting

Istilah daripada Bab 28 ini penting untuk menerangkan kejuruteraan genetik dengan tepat:

• Kejuruteraan genetik, pemindahan langsung satu gen daripada satu organisma ke organisma lain menggunakan teknologi DNA rekombinan.
• GMO, organisma yang bahan genetiknya telah diubah melalui kejuruteraan genetik.
• Bioteknologi, penggunaan organisma hidup, atau produknya, untuk menghasilkan atau mengubah suai sesuatu bagi tujuan praktikal.
• DNA, molekul yang membawa arahan genetik yang dipotong, dicantumkan dan dipindahkan semasa kejuruteraan genetik.
• Pengklonan, menghasilkan salinan yang serupa secara genetik bagi sesuatu organisma atau cebisan DNA.

Sumber:SRC-DSKP-EN

Soalan lazim

Lagi untuk Teknologi Genetik