Molekylærbiologi i fiskeavl (med diagram)

I denne artikel vil vi diskutere molekylærbiologi i fiskeavl.

Opdagelsen af ​​rekombinant DNA-teknologi har gjort en revolution i den moderne molekylærbiologi. Gennem denne teknik kan store mængder proteiner til stede i spormængde såvel som andre biologisk aktive stoffer genereres gennem bioteknologi, og disse genetisk manipulerede makromolekyler har meget små bivirkninger.

Det kan også bruges til at udføre diagnostisk in situ hybridisering. Denne teknik hjælper også med at isolere og identificere gener, der er ansvarlige for arvelige sygdomme.

I 1983 lavede rekombinant fremstillet plasminogenaktivator (rt PA) et paradigmatisk skifte i terapien af ​​myokardieinfarkt (hjerteanfald). Nu er der ved anvendelse af rekombinant DNA-teknologi mange andre produkter som hirudin, superoxid dismutase, urokinase, prokinase osv. På markedet.

I akvakultur, især i induceret avl, anvendes brugen af ​​rå piskier og pattedyrpituitarier. Hypofyseekstraktet indeholder gonadotropin væksthormoner og deres frigivelsesfaktorer. De kræves i overskydende mængder til fiskeavl.

Disse polypeptider er for store til at blive syntetiseret kemisk, og disse polypeptider kan genereres bioteknologisk ved manipulation af DNA, vil have mindst bivirkninger og vil være bedre i stedet for syntetisk fremstillede analoger, som allerede er i brug til masseavl.

For nylig er der opnået succes med fiskeopdræt ved forbedring af mange kvantitative karakteristika som ægdiameter, vækstvægt i kropsvægt, kropslængde og i hyperimmunitet i fisk som Tilapia zillii og Oreochromis niloticus ved simpelthen at injicere Shark DNA i muskel med sprøjte.

Den randomiserede amplificerede polymorfe DNA-analyse (RAPD) viste, at polymorfe fragmenter varierede mellem 54, 55% for primer 1 (5'-ACCGGG AACG-3 ') og 14, 29% for primer 2 (5'-ATGACCTTGA-3') som rapporteret af Sudha et al., 2001, El-Zaeem & Assem, 2004 og Assem 2 EL-Zaeem, 2005.

Fiskeproteiner anvendes i dag også i medicin. Protamin bruges til at reversere antikoagulering under hjerteoperation og kateterisering. Salmon calcitonin er bedre end pattedyr calcitonin til behandling i Pagets sygdom og visse former for osteoporose. Fisk frostbeskyttelsesprotein anvendes til kryopreservering af humane organer samt til konservering af levnedsmidler.

Cellekulturerings- og rekombinant DNA-teknologi i fisk er langsom og kræver mere omfattende undersøgelse. Fiskegener for nogle potentielle produkter er imidlertid udtrykt i bakterier og gær. Fremstilling af laks calcitonin og frostvæske proteiner er blevet undersøgt i mikrobielle celler.

Der er et stort behov for at opnå gen eller mRNA for polypeptidet, såsom fiskegonadotropinvæksthormoner, cytokinin, protamin, calcitonin og antifreeze protein osv. Når genet / mRNA'et er syntetiseret, kan det omdannes til cDNA gennem enzymet revers transkriptase .

Når cDNA'et er opnået for et bestemt protein, kan der ved hjælp af DNA-kloning (en teknik anvendt til fremstilling af store mængder af et specifikt DNA-fragment til fremstilling af millioner kopier af et DNA-fragment ved hjælp af rutinemæssige bakterielle kloningsteknikker) opnås en stor mængde DNA.

DNA-fragmentet af vores interesse kan introduceres eller indsættes i plasmidet (til stede som ekstrakromosomale selvreplikerende legemer) i bakterier eller virus (replikere i bakterier, bakteriofager) eller kunstigt udviklede vektorer kaldet kosmider.

Til insertion skæres DNA'et af vektoren af ​​endonukleaser, og cDNA'et indsættes derefter og sluttes sammen med enzymer kendt som DNA-ligaser. Produktet indeholder nu et DNA-stykke i vektor-DNA'en, derfor er teknikken kendt som rekombinant DNA. Denne vektor amplificeres derefter i en passende vært enten bakterier, pattedyrceller eller piscincellekultur.

Størrelsen af ​​kloning er begrænset. Plasmid kan rumme 15000 bp, fager op til 25000 bp og kosmider op til 45000 bp. Størrelsen er blevet overvundet ved teknikken kendt som gær kunstig kromosomer (YAC).

Watson og Crick (1953) beskrev DNA som en dobbeltstrengshelikixstruktur (figur 38.1). DNA'et er et polynukleotidmolekyle. Nukleotiderne er forbundet sammen af ​​en phosphodiester-binding. Det har en massiv størrelse, og hvert kromosom er et kontinuerligt DNA-molekyle. Molekylet består af en base, et deoxyriboserukker og et phosphat. Den genetiske information arvet af individet er kodet i DNA.

De to kæder af DNA'en, den ene er 5'-3 'og den anden er 3'-5' i retninger, dvs. de to kæder står imod hinanden. Retningen er vigtig, fordi replikation af DNA starter fra 5 'til 3' og også den sekvens, der er essentiel for genregulering, er placeret på 5'-3'-enden af ​​genet. Brintparringen mellem baserne er specifik, adenin (A) parrer altid med thymin (T) og guanin (G) parrer altid med cytosin i DNA.

DNA har et yderligere karakteristisk træk, at de to tråde kunne separeres, hvis temperaturen hæves til 95 ° C, dette er kendt som denaturering. Disse to adskilte tråde kan sammenføjes til dannelse af originalstruktur, hvis temperaturen sænkes til 55 ° C, fænomenet er kendt som hybridisering eller glødning. Denne karakteristiske egenskab er vigtigere for rekombinant DNA-teknologi.

Den centrale dogma for molekylærbiologi er, at DNA giver anledning til mRNA ved hjælp af DNA som en skabelon. Processen er kendt som transkription. MRNA'et er ansvarlig for dannelsen af ​​protein, fænomenet kendt som translation, og proteinsyntese er cellefunktionen (figur 38.2).

Dannelsen af ​​mRNA er kompliceret, under modning af mRNA spredes intronerne, og exoner omarrangeres. MRNA kommer ud af kernen til kodning af specifikt protein. Før munden kommer ind i cytoplasmaen danner mRNA methyleret hætte til 5'en og en poly (A) hale til 3'-ender. Hætten er afgørende ved initiering af oversættelse, og poly A-hale ved 3'-regionen er afgørende for meddelelser i cytoplasmaet (figur 38.3).

En gennembrud i molekylærbiologi etableret, når den blev opdaget i retrovirus, kan RNA'et omdannes til DNA ved hjælp af enzymet omvendt transkriptase. Opdagelsen er rygraden af ​​rekombinant. DNA teknologi. MRNA'et kan omdannes til cDNA (komplementært DNA) ved hjælp af enzym-revers transkriptase (figur 38.4).

Således er det med andre ord muligt at oversætte mRNA til komplementært DNA (cDNA) ved anvendelse af mRNA som en skabelon. Det således dannede cDNA indeholder egnede komplementære baser til mRNA bortset fra selvfølgelig med thyminbytterende uracil. CDNA stammer fra mRNA anvendes i dag ved diagnosen af ​​mange sygdomme ved at mærke det radioaktivt.

Den omvendte transkriptase hjælper også med at klone et gen. Det første gen blev klonet i Stanford og det første molekyle af rekombinant DNA-teknologi blev derpå dannet, en revolution i molekylærbiologi. Opdagelsen af ​​endonucleaser eller restriktionsenzymer hjælper med at skære DNA'et op til 3 til 8 nukleotider.

Endonukleaserne er blevet opnået fra ca. 400 bakteriestammer, og disse enzymer kan genkende ca. 100 forskellige steder i DNA. Nogle af endonukleaser såvel som deres genkendelsessteder er (figur 38.5).

Fig. 38.5 Underlaget, der angribes af restriktionsendonukleaser, er palandromisk sekvens. Palandromic læser det samme fra fremad og tilbage retninger, fx MADAM. Det bedste eksempel på et begrænset enzym er EcoR1 fremstillet af E. coli stamme Ry 13. EcoR1 angriber nukleotidsekvensen GAATTC, CTTAAG.

DNA-ligaserne hjælper med at forbinde insertet i vektorens DNA og vektor med original og insert DNA kan amplificeres i den relevante vært. Sanger og Coulson (1975) og Maxim og Gilbert (1977) udviklede teknikker til hurtig sekventering af DNA og RNA. Nu er polymerasekædereaktion (PCR) tilgængelig, som kan give 1.000.000 eksemplarer af et DNA-fragment i 3 til 4 timer og milliard eksemplarer om 24 timer.

Ved brug af disse teknikker kan akvakultur forbedres, og fiskeprotein kan fremstilles bioteknologisk. Derfor er omfattende forskning i disse linjer afgørende for genekspression, enten i bakterier, virus eller cellekultur.