thumb|direita|350px|Cadeia ADN Manipulação genética e modificação genética são termos para o processo de manipulação dos genes num organismo, geralmente fora do processo normal reprodutivo deste. Envolvem frequentemente o isolamento, a manipulação e a introdução do DNA num ser vivo, geralmente para expressar um gene. O objetivo é introduzir novas características num ser vivo para aumentar a sua utilidade, tal como aumentando a área de uma espécie de cultivo, introduzindo uma nova característica, ou produzindo uma nova proteína ou enzima.Videira, Arnaldo, Engenharia Genética - Princípios e Aplicações - 2ª Ed. LIDEL ISBN 978-972-757-743-9William S. Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A. Spencer, Michael A. Palladino, Conceitos de Genética, Artmed, 2010 ISBN 8-536-32214-4
Exemplos são a produção de insulina humana através do uso modificado de bactérias e da produção de novos tipos de ratos como o OncoMouse (rato cancro) para pesquisa, através de ré-estrangulamento genético. Já que uma proteína é codificada por um segmento específico de ADN chamado gene, versões futuras podem ser modificadas mudando o DNA de um gene. Uma maneira de o fazer é isolando o pedaço de ADN contendo o gene, cortando-o com precisão, e reintroduzindo o gene em um segmento de DNA diferente.
A engenharia genética oferece a partir do estudo e manuseio bio-molecular (também chamado de processo biológico e molécular), a obtenção de materiais orgânicos sintéticos. Os processos de indução da modificação genética permitiram que a estrutura de sequências de bases completas de DNA fossem decifradas, portanto facilitando a clonagem de genes. A clonagem de genes é uma técnica que está sendo largamente utilizada em microbiologia celular na identificação e na cópia de um determinado gene no interior de um organismo simples empregado como receptor, uma bactéria, por exemplo. Este processo é muito importante na síntese de alguns sub-produtos utilizados para o tratamento de diversas enfermidades.
Definição A engenharia genética altera a composição genética de um organismo utilizando técnicas que removem material hereditário ou que introduzem DNA preparado fora do organismo ou diretamente no hospedeiro ou numa célula que é então fundida com o hospedeiro. Isto envolve o uso de técnicas de ácido nucleico recombinante (DNA ou RNA) para formar novas combinações de material genético hereditário seguido pela incorporação desse material quer indiretamente através de um sistema de vector ou diretamente através de técnicas de microjecção, macroinjecção e microencapsulação.
A engenharia genética não inclui normalmente a criação animal e vegetal tradicional, a fertilização in vitro, a indução de poliploidia, mutagénese e técnicas de fusão celular que não utilizam ácidos nucleicos recombinantes ou um organismo geneticamente modificado no processo. Contudo, a Comissão Europeia definiu igualmente a engenharia genética como incluindo a criação seletiva e outros meios de seleção artificial . A clonagem e a pesquisa com células-tronco, embora não sejam consideradas engenharia genética, estão intimamente relacionadas e a engenharia genética pode ser usada dentro delas. A biologia sintética é uma disciplina emergente que leva a engenharia genética um passo adiante, introduzindo material artificialmente sintetizado a partir de matérias-primas em um organismo.
Se material genético de outra espécie é adicionado ao hospedeiro, o organismo resultante é chamado transgênico. Se o material genético da mesma espécie ou uma espécie que pode naturalmente produzir com o hospedeiro é usado o organismo resultante é chamado cisgenic. A engenharia genética também pode ser usada para remover material genético do organismo alvo, criando um organismo knockout de genes. Na Europa modificação genética é sinônimo de engenharia genética, enquanto nos Estados Unidos da América, também pode se referir a métodos de reprodução convencionais. O sistema regulatório canadense é baseado em se um produto tem características novas, independentemente do método de origem. Em outras palavras, um produto é regulado como geneticamente modificado se ele carrega algum traço não encontrado previamente na espécie se foi gerado usando métodos de criação tradicionais (por exemplo, reprodução seletiva, fusão celular, criação de mutações) ou engenharia genética. Dentro da comunidade científica, o termo engenharia genética não é comumente usado; São preferidos termos mais específicos, tais como os transgénicos.
História da engenharia genética
A modificação genética causada pela atividade humana tem ocorrido desde aproximadamente 12.000 a.C., quando os seres humanos começaram a domesticar organismos. A engenharia genética como transferência direta de DNA de um organismo para outro foi realizada pela primeira vez por Herbert Boyer e Stanley Cohen em 1972. O primeiro animal geneticamente modificado foi um rato criado em 1974 por Rudolf Jaenisch. Em 1983, um gene resistente aos antibióticos foi inserido no tabaco, levando à primeira planta geneticamente modificada. Avanços seguido que permitiu aos cientistas manipular e adicionar genes para uma variedade de organismo diferente e induzir uma variedade de efeitos diferentes.
Em 1976, a tecnologia foi comercializada, com o advento de bactérias geneticamente modificadas que produzem somatostatina, seguido de insulina em 1978. As plantas foram primeiro comercializadas com tabaco resistente a vírus libertado na China em 1992. A primeira alimentos geneticamente modificado foi o tomate Flavr Savr comercializado em 1994. Em 2010, 29 países haviam plantado culturas biotecnológicas comercializadas. Em 2000, um artigo publicado na Science introduziu arroz dourado, o primeiro alimento desenvolvido com maior valor nutritivo.
Agricultura A engenharia genética é a manipulação direta do genoma de um organismo usando certas técnicas biotecnológicas que só existiram desde a década de 1970. A manipulação genética dirigida pelo homem estava ocorrendo muito mais cedo, começando com a domesticação de plantas e animais através da seleção artificial. Acredita-se que o cão seja o primeiro animal domesticado, possivelmente proveniente de um antepassado comum do lobo cinzento, com evidências arqueológicas que datam de cerca de 12 000 a.C.. Outros carnívoros domesticados em tempos pré-históricos incluem o gato, que coabitou com humano há 9 500 anos. Evidências arqueológicas sugerem ovelhas, bovinos, suínos e cabras foram domesticados entre 9 000 a.C. e 8 000 a.C. no Crescente Fértil.
A primeira evidência de domesticação vegetal vem de emmer e einkorn trigo encontrado em pré-cerâmica Neolítico A aldeias no sudoeste da Ásia datada de 10 500 a 10 100 a.C.. O Crescente Fértil da Ásia Ocidental, Egito e Índia foram os locais de plantação e colheita mais precoce de plantas que haviam sido previamente coletadas na natureza. O desenvolvimento independente da agricultura ocorreu no norte e no sul da China, no Sahel da África, na Nova Guiné e em várias regiões das Américas. As oito colheitas fundadoras do Neolítico (trigo, trigo, cevada, ervilhas, lentilhas, ervilhaca amarga, ervilhas e linho) apareceram por volta de 7000 a.C.. Horticultura aparece pela primeira vez no Levante durante o período Chalcolithic cerca de 6 800 a 6 300 a.C.. Devido aos tecidos moles, a evidência arqueológica para vegetais cedo é escassa. Os primeiros vestígios vegetais foram encontrados em cavernas egípcias que datam do segundo milênio a.C..
A criação seletiva de plantas domesticadas foi, uma vez, o principal caminho que os primeiros agricultores formaram organismos para atender às suas necessidades. Charles Darwin descreveu três tipos de seleção: a seleção metódica, em que os humanos deliberadamente selecionam para características particulares; Seleção inconsciente, em que uma característica é seleccionada simplesmente porque é desejável; E seleção natural, em que um traço que ajuda um organismo a sobreviver melhor é passado. : 25 Reprodução precoce confiou na seleção inconsciente e natural. A introdução da seleção metódica é desconhecida. : 25 Características comuns que foram criadas em plantas domesticadas incluem grãos que não quebraram para permitir uma colheita mais fácil, amadurecimento uniforme, tempo de vida mais curto que se traduzem em crescimento mais rápido, perda de compostos tóxicos e produtividade . : 27-30 Algumas plantas, como a Banana, puderam ser propagadas por clonagem vegetativa. Os descendentes muitas vezes não continham sementes e, portanto, eram estéreis. Entretanto, estes filhotes eram geralmente mais suculentos e maiores. Propagação através da clonagem permite que estas variedades mutantes para ser cultivado, apesar da sua falta de sementes. :
A hibridação foi outra maneira de introduzir mudanças rápidas na composição da planta. Muitas vezes aumentava o vigor nas plantas e combinava traços desejáveis. A hibridação ocorreu muito provavelmente primeiro quando os seres humanos cresceram primeiramente plantas similares, contudo ligeiramente diferentes na proximidade próxima. : 32 Triticum aestivum, trigo usado em assar o pão, é um allopolyploid. Sua criação é o resultado de dois eventos de hibridização separados.
O enxerto pode transferir cloroplastos (DNA especializado em plantas que podem conduzir a fotossíntese), DNA mitichondrial eo núcleo inteiro da pilha que contem o genoma para potencial fazer uma espécie nova que faz grefting uma forma de engenharia genética natural.
Os raios-X foram utilizados pela primeira vez deliberadamente mutar plantas em 1927. Entre 1927 e 2007, mais de 2 540 variedades de plantas geneticamente modificadas tinham sido produzidas usando raios-x.
Genética Várias descobertas genéticas têm sido essenciais no desenvolvimento da engenharia genética. A herança genética foi descoberta pela primeira vez pelo sacerdote Gregor Mendel em 1865, após experimentos cruzando ervilhas. Embora largamente ignorado por 34 anos, ele forneceu a primeira evidência de segregação hereditária e sortimento independente. Em 1889 Hugo de Vries veio com o nome de "pan" gene "depois de postular que as partículas são responsáveis pela herança de características do termo "genética" foi cunhado por William Bateson em 1905. Em 1928 Frederick Griffith provou a existência de um "princípio transformador" envolvido na herança, que Avery, MacLeod e McCarty mais tarde (1944) identificaram como DNA Edward Lawrie Tatum e George Wells Beadle desenvolveram o dogma central que genes para proteínas em 1941. A dupla hélice Estrutura de DNA foi identificada por James Watson e Francis Crick em 1953.
Além de descobrir como o DNA funciona, ferramentas tinham que ser desenvolvidas que permitiam que ele fosse manipulado. Em 1970 Hamilton Smiths descobriu enzimas de restrição que permitiram que o DNA fosse cortado em locais específicos e separado em um gel de eletroforese. Isso permitiu aos cientistas isolar genes do genoma de um organismo. DNA ligases, que juntam o DNA quebrado juntos, tinham sido descobertos anteriormente em 1967 e combinando as duas enzimas era possível "cortar e colar" sequências de DNA para criar DNA recombinante. Os plasmídeos, descobertos em 1952 , tornaram-se ferramentas importantes para a transferência de informações entre células e sequências de DNA replicantes. Frederick Sanger desenvolveu um método para seqüenciamento de DNA em 1977, aumentando muito a informação genética disponível para os pesquisadores. A reação em cadeia da polimerase (PCR), desenvolvida por Kary Mullis em 1983, permitiu a amplificação de pequenas seções de DNA e ajudou na identificação e isolamento de material genético.