Sinh học phân tử trong nuôi cá (Với sơ đồ)

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về sinh học phân tử trong chăn nuôi cá.

Việc phát hiện ra công nghệ DNA tái tổ hợp đã tạo nên một cuộc cách mạng trong sinh học phân tử hiện đại. Thông qua kỹ thuật này, một lượng lớn protein có trong lượng vi lượng, cũng như các chất có hoạt tính sinh học khác, có thể được tạo ra thông qua công nghệ sinh học và các đại phân tử biến đổi gen này có rất ít tác dụng phụ.

Nó cũng có thể được sử dụng để thực hiện chẩn đoán trong lai tạo tại chỗ. Kỹ thuật này cũng giúp phân lập và xác định gen, chịu trách nhiệm cho các bệnh di truyền.

Năm 1983, chất kích hoạt plasminogen tái tổ hợp (rt PA) đã thực hiện một sự thay đổi mô hình trong điều trị nhồi máu cơ tim (đau tim). Bây giờ với việc sử dụng công nghệ DNA tái tổ hợp, nhiều sản phẩm khác như hirudin, superoxide effutase, urokinase, prokinase, v.v đang có mặt trên thị trường.

Trong nuôi trồng thủy sản đặc biệt trong chăn nuôi gây ra, việc sử dụng tuyến yên piscian và động vật có vú thô được sử dụng. Chiết xuất tuyến yên có chứa hormone tăng trưởng gonadotropin và các yếu tố giải phóng của chúng. Họ được yêu cầu với số lượng vượt quá cho cá giống.

Các polypeptide này quá lớn để được tổng hợp hóa học và các polypeptide này có thể được tạo ra về mặt công nghệ sinh học thông qua thao tác DNA, sẽ có tác dụng phụ ít nhất và sẽ tốt hơn thay vì các chất tương tự được chuẩn bị tổng hợp đã được sử dụng để nhân giống hàng loạt.

Gần đây đã đạt được thành công trong việc nhân giống cá trong việc cải thiện nhiều đặc tính định lượng như đường kính trứng, tốc độ tăng trưởng trọng lượng cơ thể, chiều dài cơ thể và khả năng miễn dịch ở các loài cá như Tilapia zillii và Oreochromis niloticus chỉ bằng cách tiêm DNA cá mập vào cơ bắp bằng ống tiêm.

Phân tích DNA đa hình được khuếch đại ngẫu nhiên (RAPD) cho thấy các đoạn đa hình biến đổi trong khoảng 54, 55% đối với mồi 1 (5'-ACC GGG AACG - 3 ′) và 14, 29% đối với mồi 2 (5'-ATGACCTTGA-3) như báo cáo của Sudha et al, 2001, El-Zaeem & Assem, 2004 và Lắp ráp 2 EL-Zaeem, 2005.

Protein cá ngày nay cũng được sử dụng trong y học. Protamine được sử dụng để đảo ngược việc chống đông trong quá trình phẫu thuật tim và đặt ống thông. Calcitonin cá hồi tốt hơn calcitonin của động vật có vú trong điều trị bệnh Paget và một dạng loãng xương nhất định. Protein chống đông cá được sử dụng trong bảo quản lạnh các bộ phận cơ thể người, cũng như trong bảo quản thực phẩm.

Công nghệ nuôi cấy tế bào và tái tổ hợp DNA ở cá rất chậm và cần nghiên cứu sâu rộng hơn. Tuy nhiên, gen cá cho một số sản phẩm tiềm năng đã được thể hiện ở vi khuẩn và nấm men. Sản xuất calcitonin cá hồi và protein chống đông đã được khám phá trong các tế bào vi sinh vật.

Rất cần có gen hoặc mRNA cho polypeptide như hoocmon tăng trưởng gonadotropin của cá, cytokinin, protamine, calcitonin và protein chống đông, v.v ... Sau khi gen / mRNA được tổng hợp, nó có thể được chuyển đổi thành cDNA. .

Sau khi thu được cDNA cho một loại protein cụ thể, sau đó thông qua nhân bản DNA (một kỹ thuật được sử dụng để tạo ra một lượng lớn đoạn DNA cụ thể để tạo ra hàng triệu bản sao của đoạn DNA bằng kỹ thuật nhân bản vi khuẩn thông thường), có thể thu được số lượng lớn DNA.

Đoạn DNA mà chúng ta quan tâm có thể được đưa vào hoặc đưa vào plasmid (hiện diện dưới dạng cơ thể tự sao chép ngoài nhiễm sắc thể) ở vi khuẩn hoặc vi rút (sao chép ở vi khuẩn, vi khuẩn) hoặc các vec tơ phát triển nhân tạo được gọi là cosmids.

Để chèn, DNA của vectơ bị cắt bởi endonuclease và cDNA sau đó được chèn vào và cuối cùng được nối bởi các enzyme được gọi là ligase DNA. Sản phẩm hiện chứa một đoạn DNA trong DNA vector, do đó kỹ thuật này được gọi là DNA tái tổ hợp. Vectơ này sau đó được khuếch đại trong một vật chủ thích hợp là vi khuẩn, tế bào động vật có vú hoặc nuôi cấy tế bào piscine.

Kích thước của nhân bản là hạn chế. Plasmid có thể chứa 15000 bp, phage lên tới 25000 bp và cosmids lên tới 45000 bp. Kích thước đã được khắc phục bằng kỹ thuật được gọi là nhiễm sắc thể nhân tạo men (YAC).

Watson và Crick (1953) đã mô tả DNA như một cấu trúc xoắn kép sợi (Hình 38.1). DNA là một phân tử polynucleotide. Các nucleotide được nối với nhau bằng liên kết phosphodiester. Nó có kích thước khổng lồ và mỗi nhiễm sắc thể là một phân tử DNA liên tục. Phân tử này bao gồm một bazơ, đường deoxyribose và phốt phát. Thông tin di truyền được thừa hưởng bởi cá nhân được mã hóa trong DNA.

Hai chuỗi của DNA, một là 5′-3 và một chuỗi khác là 3′- 5 theo hướng, tức là hai chuỗi đối nghịch nhau. Hướng này rất quan trọng vì sự sao chép DNA bắt đầu từ 5 đến 3 và cũng là trình tự thiết yếu cho sự điều hòa gen nằm ở đầu 5 ′ đến 3 của gen. Sự kết hợp hydro giữa các bazơ là đặc hiệu, adenine (A) luôn kết hợp với thymine (T) và guanine (G) luôn kết hợp với cytosine trong DNA.

DNA có một đặc điểm nữa là hai sợi có thể được tách ra nếu nhiệt độ được tăng lên đến 95 ° C, điều này được gọi là biến tính. Hai sợi riêng biệt này có thể được nối để tạo thành cấu trúc ban đầu nếu nhiệt độ hạ xuống 55 ° C, hiện tượng này được gọi là lai hoặc ủ. Tính năng đặc trưng này quan trọng hơn đối với công nghệ DNA tái tổ hợp.

Giáo điều trung tâm của sinh học phân tử là, DNA tạo ra mRNA bằng cách sử dụng DNA làm mẫu. Quá trình này được gọi là phiên mã. MRNA chịu trách nhiệm hình thành protein, hiện tượng được gọi là dịch mã và tổng hợp protein là chức năng tế bào (Hình 38.2).

Sự hình thành của mRNA rất phức tạp, trong quá trình trưởng thành của mRNA, các intron được tách ra và exon được sắp xếp lại. MRNA ra khỏi nhân để mã hóa protein cụ thể. Trước khi đi vào tế bào chất, mRNA tạo thành nắp bị methyl hóa đến đuôi 5 ′ và đuôi poly (A) đến 3 ′. Mũ này rất cần thiết trong quá trình bắt đầu dịch mã và đuôi poly A ở vùng 3 is rất cần thiết cho các thông điệp trong tế bào chất (Hình 38.3).

Một đột phá trong sinh học phân tử được thiết lập khi nó được phát hiện trong retrovirus, RNA có thể được chuyển đổi thành DNA nhờ enzyme sao chép ngược enzyme. Khám phá là xương sống của tái tổ hợp. Công nghệ DNA. MRNA có thể được chuyển đổi thành cDNA (DNA bổ sung) với sự trợ giúp của enzyme sao chép ngược enzyme (Hình 38.4).

Vì vậy, nói cách khác, có thể dịch mRNA thành DNA bổ sung (cDNA) bằng cách sử dụng mRNA làm mẫu. Do đó, cDNA được hình thành có chứa các cơ sở bổ sung thích hợp cho mRNA ngoại trừ, tất nhiên, với thymine thay thế uracil. Ngày nay, cDNA có nguồn gốc từ mRNA được sử dụng trong chẩn đoán nhiều bệnh bằng cách dán nhãn phóng xạ.

Enzyme sao chép ngược cũng giúp nhân bản một gen. Gen đầu tiên được sao chép tại Stanford và phân tử đầu tiên của công nghệ DNA tái tổ hợp sau đó đã được hình thành, một cuộc cách mạng trong sinh học phân tử. Việc phát hiện ra endonuclease hoặc enzyme hạn chế giúp cắt DNA tới 3 đến 8 nucleotide.

Các endonuclease đã thu được từ khoảng 400 chủng vi khuẩn và các enzyme này có thể nhận ra khoảng 100 vị trí khác nhau trong DNA. Một số endonuclease cũng như các vị trí nhận biết của chúng là (Hình 38.5).

Hình 38.5 Chất nền bị tấn công bởi endonuclease hạn chế là trình tự palandromic. Các palandromic đọc tương tự từ các hướng thuận và ngược, ví dụ, MADAM. Ví dụ tốt nhất về enzyme bị hạn chế là EcoR1 được tạo ra từ chủng E.coli Ry 13. EcoR1 tấn công chuỗi nucleotide GAATTC, CTTAAG.

Các dây chằng DNA giúp tham gia chèn vào DNA của vectơ và vectơ với DNA gốc và DNA chèn có thể được khuếch đại trong vật chủ thích hợp. Sanger và Coulson (1975), và Maxim và Gilbert (1977) đã phát triển các kỹ thuật để giải trình tự nhanh chóng DNA và RNA. Bây giờ phản ứng chuỗi polymerase (PCR) đã có sẵn, có thể cung cấp 1.000.000 bản sao của đoạn DNA trong 3 đến 4 giờ và tỷ bản sao trong 24 giờ.

Với việc sử dụng các kỹ thuật này, nuôi trồng thủy sản có thể được cải thiện và protein cá có thể được thực hiện về mặt công nghệ sinh học. Do đó, nghiên cứu sâu rộng trong các dòng này rất cần thiết cho sự biểu hiện gen, trong vi khuẩn, vi rút hoặc nuôi cấy tế bào cá.