La biotechnologie

La biotechnologie est la science des processus biologiques appliqués. En d'autres termes, c'est la science du développement et de l'utilisation des processus, formes et systèmes biologiques au profit de l'humanité et d'autres formes de vie. formes. 

Le terme biotechnologie a été inventé par Karl Ereky, un ingénieur hongrois en 1919. La biotechnologie a été étendue pour inclure tout processus dans lequel des organismes, des tissus, des cellules, des organites ou des molécules isolées telles que des enzymes sont utilisés pour convertir des matières premières biologiques ou autres en produits de plus grande valeur.

Développement de la biotechnologie

La biotechnologie s'est développée à pas de géant au cours du siècle dernier. Le développement de la biotechnologie peut être bien compris sous deux chefs principaux, à savoir la biotechnologie conventionnelle ou traditionnelle et la biotechnologie moderne .

1. Biotechnologie conventionnelle ou traditionnelle :

C'est la technologie de cuisine développée par nos ancêtres, elle est aussi ancienne que la civilisation humaine. Cette technologie utilise des bactéries et d'autres microbes dans l'utilisation quotidienne pour la préparation de produits laitiers comme le lait caillé, le ghee, le fromage et dans la préparation d'aliments comme l'idli, le dosa, le nan, le pain et la pizza. Cette biotechnologie conventionnelle s'étend également à la préparation de boissons alcoolisées comme la bière, le vin, etc.

Avec les progrès de la science et de la technologie au XVIIIe siècle, ces technologies de cuisine ont été validées scientifiquement.

2. Biotechnologie moderne

Deux caractéristiques principales de cette technologie la différencient de la technologie conventionnelle : i) sa capacité à modifier le matériel génétique pour obtenir de nouveaux produits avec des exigences spécifiques grâce à la technologie de l'ADN recombinant ii) la propriété de la technologie nouvellement développée et son impact social. Aujourd'hui, la biotechnologie est une entreprise d'un milliard de dollars dans le monde entier, les sociétés pharmaceutiques, les brasseries, les agro-industries et d'autres industries basées sur la biotechnologie appliquent des outils biotechnologiques pour l'amélioration de leurs produits.

La biotechnologie moderne englobe toutes les méthodes de modification génétique par l'ADN recombinant et la technologie de fusion cellulaire. Le principal objectif de la biotechnologie est

·          Fermentation pour la production d'acides, d' enzymes, d'alcools, d'antibiotiques, de produits chimiques fins, de vitamines et de toxines

·          Biomasse pour la production en vrac de protéines unicellulaires, d'alcool et de biocarburant

·          Enzymes comme biocapteurs, dans l' industrie de transformation

·          Biocarburants pour la production d'hydrogène, d' alcool, de méthane

· Inoculants          microbiens comme biofertilisants et fixateurs d'azote

·          Culture de cellules végétales et animales pour la production de métabolites secondaires, d'anticorps monoclonaux

· Technologie d'          ADN recombinant pour la production de produits chimiques fins, d'enzymes, de vaccins, d'hormones de croissance, d'antibiotiques et d'interféron

·          Génie des procédés – les outils de la biotechnologie sont utilisés pour le traitement des e ffl uents, le recyclage de l'eau.

Cette unité dévoilera les différents aspects de la biotechnologie moderne, ses produits et ses applications.

Perspective historique

Avant notre ère

6000 avant JC - 3000 avant JC - Fabrication de pain, fermentation de jus de fruits et d'exsudats végétaux pour produire des boissons alcoolisées à l'aide de levure.

 

Pré - 20e siècle

1770 – Antoine Lavoisier donne les bases chimiques de la fermentation alcoolique.

1798 - Edward Jenner utilise le premier vaccin viral pour vacciner un enfant contre la variole.

1838 - Protéine découverte, nommée et enregistrée par Gerardus Johannes Mulder et Jons Jacob Berzelius.

1871 - Ernst Hoppe, Seyler découvre l'enzyme invertase, qui est toujours utilisée pour fabriquer des édulcorants artificiels.

1876 ​​- Louis Pasteur identifie le rôle des micro-organismes dans la fermentation.

 

20ième siècle

1919 - Le terme biotechnologie a été inventé par Karl Ereky

1928 – Découverte de la pénicilline par Alexander Fleming

1941 - Expérience avec Neurospora crassa aboutissant à l'hypothèse d'un gène une enzyme par George Beadle et Edward Tatum.

1944 - Identification de l'ADN comme matériel génétique Avery – MacLeod – McCarty

1953 - Découverte de la structure en double hélice de l'ADN par James Watson et Francis Crick.

1972 - Découverte des enzymes de restriction par Arber, Smith et Nathans.

1973 - Fragmentation de l'ADN combinée à l'ADN plasmidique, technologie ADN-r - Génie génétique - Gène modifié par Stanley Cohen, Annie Chang, Robert Helling et Herbert Boyer.

1975 – Production d'anticorps monoclonaux par Kohler et Milstein

1976 - Sanger et Gilbert ont développé des techniques pour séquencer l'ADN

1978 – Production d'insuline humaine dans E.Coli

1979 - Développement du gène artificiel - fonctionnant dans les cellules vivantes par HG Khorana

1982 - Les États-Unis approuvent l'humuline (insuline humaine), le premier produit pharmaceutique de la technologie ADNr, à usage humain.

1983 - Utilisation de plasmides Ti pour transformer génétiquement des plantes

1986 – Développement de la technologie Polymerase Chain Reaction (PCR) par Kary Mullis.

1987 – Transfert de gènes par transformation biolistique

1992 – Les premiers chromosomes de levure sont séquencés

1994 – Les États-Unis approuvent le premier aliment génétiquement modifié : la tomate Flavr Savr.

1997 - Le premier animal transgénique, mouton mammifère, Dolly développé par clonage nucléaire par Ian Wilmet.

2000 – Premier génome végétal d'Arabidopsis thaliana séquencé

 

21e siècle

2001 - Le projet du génome humain crée une ébauche de la séquence du génome humain.

2002 - Premier génome de plante cultivée séquencé chez Oryza sativa

2003 - Le projet sur le génome humain est terminé, fournissant des informations sur les emplacements et la séquence des gènes humains sur les 46 chromosomes.

2010 – Sir Robert G. Edwards développe la fécondation in vitro chez l'animal.

2016 - Des cellules souches injectées à des patients victimes d'un AVC permettent au patient de marcher - Thérapie par cellules souches

2017 – Cellules souches sanguines cultivées en laboratoire.

2018 - James Allison et TasukuHonjo ont découvert une protéine présente dans les cellules immunitaires. Cela a trouvé un nouveau rôle dans le traitement du cancer.

Biotechnologie traditionnelle

Comme décrit précédemment, c'est la technologie de cuisine développée par nos ancêtres qui utilisait les bactéries en fermentation. Ainsi, il inclut le processus basé sur les capacités naturelles des organismes.

 

1. Fermentation

Le mot fermentation est dérivé du verbe latin « fervere » qui signifie « faire bouillir ». La fermentation fait référence au processus métabolique dans lequel des molécules organiques (normalement du glucose) sont converties en acides, gaz ou alcool en l'absence d'oxygène ou de toute chaîne de transport d'électrons. L'étude de la fermentation, ses utilisations pratiques s'appelle la zymologie et est née en 1856, lorsque le chimiste français Louis Pasteur a démontré que la fermentation était causée par la levure. La fermentation se produit dans certains types de bactéries et de champignons qui nécessitent un environnement sans oxygène pour vivre. Les procédés de fermentation sont précieux pour les industries agro-alimentaires, avec la transformation du sucre en éthanol pour produire des boissons alcoolisées, le dégagement de CO2 par la levure utilisée dans le levain du pain,

Bioréacteur (fermenteur)

Le bioréacteur (fermenteur) est un récipient ou un récipient conçu de manière à fournir un environnement optimal dans lequel les micro-organismes ou leurs enzymes interagissent avec un substrat pour produire le produit requis. Dans le bioréacteur, l'aération, l'agitation, la température et le pH sont contrôlés. La fermentation implique deux processus, à savoir les processus en amont et en aval.

je. Processus en amont

Tout le processus avant le démarrage du fermenteur tel que la stérilisation du fermenteur, la préparation et la stérilisation du milieu de culture et la croissance de l'inoculum approprié sont appelés processus en amont.

ii. Processus en aval

Tout le processus après le processus de fermentation est appelé processus en aval. Ce processus comprend la distillation, la centrifugation, la filtration et l'extraction par solvant. Ce processus implique principalement la purification du produit souhaité.

Procédure de fermentation

un. Selon le type de produit, le bioréacteur est sélectionné.

b. Un substrat approprié dans un milieu liquide est ajouté à une température et un pH spécifiques, puis dilué.

c. L'organisme (microbe, cellule animale/végétale, organite subcellulaire ou enzyme) y est ajouté.

ré. Ensuite, il est incubé à une température spécifique pendant le temps spécifié.

e.       L'incubation peut être aérobie ou anaérobie.

F.        Retrait du produit à l'aide de méthodes de traitement en aval

Application de la fermentation dans les industries

La fermentation a des applications industrielles telles que :

1. Production de biomasse microbienne

Les cellules microbiennes (biomasse) telles que les algues, les bactéries, les levures et les champignons sont cultivées, séchées et utilisées comme source d'une protéine complète appelée «protéine monocellulaire (SCP)» qui sert d'alimentation humaine ou animale.

2. Métabolites microbiens

Les microbes produisent des composés très utiles à l'homme et aux animaux. Ces composés sont appelés métabolites, peuvent être regroupés en deux catégories :

un. Métabolites primaires : les métabolites produits pour le maintien du processus vital des microbes sont appelés métabolites primaires, par exemple. Ethanol, citrique, acide, acide lactique, acide acétique.

b. Métabolites secondaires :    les métabolites secondaires sont ceux qui ne sont pas nécessaires au processus vital des microbes, mais qui ont une valeur ajoutée, notamment les antibiotiques, par exemple l'amphotéricine-B ( Streptomyces nodosus ), la pénicilline ( Penicillium chrysogenum ), la streptomycine ( S. grises ), Tétracycline ( S. auréofacines ), alcaloïdes, pigments toxiques, vitamines, etc.

3. Enzymes microbiennes

Lorsque les microbes sont cultivés, ils sécrètent des enzymes dans le milieu de croissance. Ces enzymes sont utilisées industriellement dans les détergents, la transformation des aliments, le brassage et les produits pharmaceutiques. Par exemple. protéase, amylase, isomérase et lipase.

4.      Bioconversion, biotransformation ou modification du substrat

Les microbes en fermentation ont la capacité de produire des produits de valeur, par ex. conversion de l'éthanol en acide acétique (vinaigre), de l'isopropanol en acétone, du sorbitol en sorbose (utilisé dans la fabrication de la vitamine C), des stérols en stéroïdes.

 

2. Protéine unicellulaire (SCP)

Les protéines unicellulaires sont des cellules séchées de micro-organismes qui sont utilisées comme complément protéique dans l'alimentation humaine ou animale. Single Cell Protein (SCP) offre une solution non conventionnelle mais plausible à la carence en protéines à laquelle est confrontée l'humanité entière. Bien que les protéines unicellulaires aient une valeur nutritive élevée en raison de leur teneur plus élevée en protéines, en vitamines, en acides aminés essentiels et en lipides, il existe des doutes quant à leur capacité à remplacer les sources de protéines conventionnelles en raison de leur teneur élevée en acides nucléiques et de leur digestibilité plus lente. Les micro-organismes utilisés pour la production de Single Cell Protein sont les suivants :

·          Bactéries - Methylophilus methylotrophus , Cellulomonas, Alcaligenes

·          Champignons - Agaricus campestris, Saccharomyces cerevisiae (levure) , Candida utilis

·          Algues - Spiruline, Chlorella, Chlamydomonas

Les protéines unicellulaires constituent une source importante de nourriture en raison de leur teneur en protéines, glucides, lipides, vitamines et minéraux. Il est utilisé par les astronautes et les scientifiques des expéditions en Antarctique.

La spiruline peut être cultivée facilement sur des matériaux tels que les eaux usées des usines de transformation de pommes de terre (contenant de l'amidon), la paille, la mélasse, le fumier animal et même les eaux usées, pour produire de grandes quantités et peut servir d'aliment riche en protéines, minéraux, lipides, glucides et vitamines. Une telle utilisation réduit également la pollution de l'environnement. 250 g  de Methylophilus methylotrophus, en raison de son taux élevé de production et de croissance de la biomasse, peuvent produire 25 tonnes de protéines.

Applications de la protéine unicellulaire

·          Il est utilisé comme complément protéique

·          Il est utilisé dans les produits cosmétiques pour des cheveux et une peau sains

·          Il est utilisé dans la volaille comme excellente source de protéines et d'autres nutriments, il est largement utilisé pour nourrir le bétail, les oiseaux, les poissons, etc.

·          Il est utilisé dans l'industrie alimentaire comme support d'arômes, support de vitamines, agents émulsifiants pour améliorer la valeur nutritive des produits de boulangerie, dans les soupes, dans les plats cuisinés, dans les recettes diététiques

·          Il est utilisé dans des industries telles que la transformation du papier, la transformation du cuir comme stabilisateurs de mousse.

Progrès de la biotechnologie moderne

La biotechnologie moderne englobe toutes les manipulations génétiques, les techniques de fusion protoplasmique et les améliorations apportées aux anciens procédés biotechnologiques. Certaines des principales avancées de la biotechnologie moderne sont décrites ci-dessous.

 

1. Génie génétique

Le génie génétique ou la technologie de l'ADN recombinant ou le clonage de gènes est un terme collectif qui regroupe différents protocoles expérimentaux aboutissant à la modification d'une bactérie et au transfert d'ADN d'un organisme à un autre.

La définition de la recombinaison conventionnelle a déjà été donnée dans l'unité II. La recombinaison conventionnelle implique l'échange ou la recombinaison de gènes entre chromosomes homologues au cours de la méiose. La recombinaison réalisée artificiellement à l'aide de la technologie moderne est appelée technologie de l'ADN recombinant (technologie r-ADN). Elle est également connue sous le nom de technique de manipulation génétique. Cette technique implique le transfert d'ADN codant pour un gène spécifique d'un organisme à un autre à l'aide d'agents spécifiques tels que des vecteurs ou d'instruments tels que l'électroporation, le canon à gènes, les liposomes, les transferts à médiation chimique et la microinjection.

 

2. Étapes impliquées dans la technologie de l'ADN recombinant

Les étapes impliquées dans la technologie de l'ADN recombinant sont les suivantes :

·          Isolement d'un fragment d'ADN contenant un gène d'intérêt devant être cloné. C'est ce qu'on appelle un insert .

·          Génération d'une molécule d'ADN recombinant (ADNr) par insertion du fragment d'ADN dans une molécule porteuse appelée vecteur qui peut s'auto-répliquer dans la cellule hôte.

·          Sélection des cellules hôtes transformées qui portent l'ADNr et leur permettent de se multiplier, multipliant ainsi la molécule d'ADNr.

• L'ensemble du processus génère donc soit une grande quantité d'ADNr, soit une grande quantité de protéine exprimée par l'insert.

• Partout où les vecteurs ne sont pas impliqués, le gène désiré est multiplié par la technique PCR. Les multiples copies sont injectées dans le protoplaste de la cellule hôte ou elles sont injectées dans le protoplaste de la cellule hôte par la méthode du pistolet à injection.

Outils pour le génie génétique

Maintenant, nous savons de la discussion précédente que pour générer une molécule d'ADN recombinant, certains outils de base sont nécessaires pour le processus. Les outils de base sont les enzymes, les vecteurs et les organismes hôtes. Les enzymes les plus importantes requises pour le génie génétique sont les enzymes de restriction, l'ADN ligase et la phosphatase alcaline.   

 

1. Enzymes de restriction

Les deux enzymes responsables de la restriction de la croissance du bactériophage chez Escherichia coli ont été isolées en 1963. L'une était l'enzyme qui ajoutait des groupes méthyle à l'ADN, tandis que l'autre coupait l'ADN. Cette dernière était appelée endonucléase de restriction. Une enzyme de restriction ou une endonucléase de restriction est une enzyme qui clive l'ADN en fragments au niveau ou à proximité de sites de reconnaissance spécifiques au sein de la molécule appelés sites de restriction. En fonction de leur mode d'action, les enzymes de restriction sont classées en exonucléases et en endonucléases.

un. Les exonucléases sont des enzymes qui éliminent les nucléotides un par un à l'extrémité d'une molécule d'ADN. par exemple Bal 31, exonucléase III.

b.Les endonucléases sont des enzymes qui rompent les liaisons phosphodiester internes au sein d'une molécule d'ADN. par exemple HindII, EcoRI, Pvul, BamHI, TaqI.

Endonucléase de restriction : ciseaux moléculaires

Les enzymes de restriction sont appelées ciseaux moléculaires. Ceux-ci agissent comme base de la technologie de l'ADN recombinant. Ces enzymes existent dans de nombreuses bactéries où elles fonctionnent dans le cadre de leur mécanisme de défense appelé système de restriction-modification.

Il existe trois classes principales d'endonucléases de restriction : Type I, Type II et Type III, qui diffèrent légèrement par leur mode d'action. Seule l'enzyme de type II est préférée pour une utilisation dans la technologie de l'ADN recombinant car elle reconnaît et coupe l'ADN dans une séquence spécifique constituée généralement de 4 à 8 pb. Des exemples de certaines enzymes sont donnés dans le tableau 5.1.

L'enzyme de restriction Hind II coupe toujours les molécules d'ADN au point de reconnaître une séquence spécifique de six paires de bases. Cette séquence est connue s séquence de reconnaissance. Aujourd'hui, plus de 900 enzymes de restriction ont été isolées à partir de plus de 230 souches de bactéries avec différentes séquences de reconnaissance.

Les endonucléases de restriction sont nommées par une procédure standard. La première lettre des enzymes indique le nom du genre, suivie des deux premières lettres de l'espèce, puis vient la souche de l'organisme et enfin un chiffre romain indiquant l'ordre de découverte. Par exemple, EcoRI provient d'Escherichia (E) coli ( co) , souche RY 13 ( R ) et première endonucléase ( I ) à découvrir.

Il contient 2 gènes de résistance aux antibiotiques différents et un site de reconnaissance pour plusieurs enzymes de restriction. Cette séquence est appelée site de restriction et est généralement -palindromique, ce qui signifie que la séquence dans les deux brins d'ADN de ce site se lit de la même manière dans la direction 5'-3' et dans la direction 3'-5'

Exemple : MALAYALAM : Cette phrase se lit de la même manière dans l'une ou l'autre des directions.

Répétitions palindromiques : une séquence répétée symétrique dans les brins d'ADN

 5' ... CATTATAATG ... 3'

 3' ... GTAATATATTAC ... 5'

Remarque : la séquence des paires de bases dans le sens inverse par rapport à la première séquence.

Le type exact de clivage produit par une enzyme de restriction est important dans la conception d'une expérience de clonage de gènes. Certains coupent les deux brins d'ADN par le centre, ce qui donne une extrémité franche ou affleurante . C'est ce qu'on appelle les coupes symétriques. Certaines enzymes coupent de manière à produire des extrémités saillantes et en retrait appelées extrémités collantes ou cohésives . De telles coupes sont appelées coupes décalées ou asymétriques.

Deux autres enzymes qui jouent un rôle important dans la technologie de l'ADN recombinant sont l'ADN ligase et la phosphatase alcaline.

 

2. ADN Ligase

L'enzyme ADN ligase joint les molécules de sucre et de phosphate de l'ADN double brin (ADNdb) avec 5'-PO 4 et un 3'-OH dans une réaction dépendante de l'adénosine triphosphate (ATP). Celui-ci est isolé du phage T4. 

 

3. Phosphatase alcaline

Il s'agit d'une enzyme modifiant l'ADN et ajoute ou supprime un groupe phosphate spécifique à l'extrémité 5 'de l'ADN double brin (dsDNA) ou de l'ADN simple brin (ssDNA) ou de l'ARN. Ainsi, il empêche l'auto-ligature. Cette enzyme est purifiée à partir de bactéries et d'intestin de veau.

 

4. Vecteurs

Un autre composant majeur d'une expérience de clonage de gène est un vecteur tel qu'un plasmide. Un vecteur est une petite molécule d'ADN capable d'auto-réplication et est utilisé comme support et transporteur de fragment d'ADN qui est inséré dedans pour des expériences de clonage. 

Le vecteur est également appelé véhicule de clonage ou ADN de clonage . Les vecteurs sont de deux types : i) vecteur de clonage, et

ii) Vecteur d'expression. Le vecteur de clonage est utilisé pour le clonage de l'insert d'ADN à l'intérieur de la cellule hôte appropriée. Le vecteur d'expression est utilisé pour exprimer l'insert d'ADN pour produire une protéine spécifique à l'intérieur de l'hôte.

Propriétés des vecteurs

Les vecteurs sont capables de se répliquer de manière autonome pour en produire plusieurs copies avec leur insert d'ADN dans la cellule hôte.

·         Il doit être de petite taille et de faible poids moléculaire, inférieur à 10 Kb (kilo paires de bases) afin que l'entrée/le transfert dans la cellule hôte soit facile.

·          Le vecteur doit contenir une origine de réplication afin qu'il puisse se répliquer indépendamment au sein de l'hôte.

·          Il doit contenir un marqueur approprié tel que la résistance aux antibiotiques, pour permettre sa détection dans la cellule hôte transformée.

·          Le vecteur doit avoir des sites cibles uniques pour l'intégration avec l'insert d'ADN et doit avoir la capacité de s'intégrer à l'insert d'ADN qu'il transporte dans le génome de la cellule hôte. La plupart des vecteurs de clonage couramment utilisés ont plus d'un site de restriction. Il s'agit de site de clonage multiple (MCS) ou polylinker. La présence de MCS facilite l'utilisation de l'enzyme de restriction de choix.

Voici les fonctionnalités requises pour faciliter le clonage dans un vecteur.

1. Origine de la réplication (ori) : il s'agit d'une séquence à partir de laquelle la réplication commence et un morceau d'ADN, lorsqu'il est lié à cette séquence, peut être amené à se répliquer dans les cellules hôtes.

2. Marqueur sélectionnable : En plus de ori , le vecteur nécessite un marqueur sélectionnable, qui aide à identifier et à éliminer les non transformants et à permettre sélectivement la croissance des transformants.

3. Sites de clonage : Afin de lier l' ADN étranger, le vecteur doit avoir très peu de sites de reconnaissance, de préférence uniques, pour les enzymes de restriction couramment utilisées.

Types de vecteur

Quelques types de vecteurs sont discutés en détail ci-dessous :

Plasmide

Les plasmides sont des molécules d'ADN circulaires extra-chromosomiques auto-répliquantes, trouvées dans les cellules bactériennes en plus du chromosome bactérien. Les plasmides contiennent des informations génétiques pour leur propre réplication.

Plasmide pBR 322

Le plasmide pBR 322 est un plasmide reconstruit et le plus largement utilisé comme vecteur de clonage ; il contient 4361 paires de bases. Dans pBR, p désigne plasmide, B et R respectivement les noms des scientifiques B oliver et R odriguez qui ont développé ce plasmide. Le nombre 322 est le nombre de plasmide développé à partir de leur laboratoire. Il contient ampR et tetR deux gènes de résistance aux antibiotiques différents et des sites de reconnaissance pour plusieurs enzymes de restriction. ( Hind III, EcoRI, BamH I, Sal I, Pvu II, Pst I, Cla I ), ori et les gènes de résistance aux antibiotiques. Rop code pour les protéines impliquées dans la réplication du plasmide.

Plasmide Ti

Le plasmide Ti se trouve dans Agrobacterium tumefaciens, une bactérie responsable de l'induction de tumeurs chez plusieurs plantes dicotylédones. Le plasmide porte le gène de transfert (tra) qui aide à transférer l'ADN-T d'une bactérie à une autre cellule bactérienne ou végétale. Il a le gène Onc pour l'oncogénicité,

le gène ori pour l'origine pour la réplication et le gène inc pour l'incompatibilité. L'ADN-T du plasmide Ti est intégré de manière stable à l'ADN végétal. Des plasmides d'Agrobacterium ont été utilisés pour l'introduction de gènes de traits désirables dans des plantes.

Transposon comme vecteur

Les transposons (éléments transposables ou éléments mobiles) sont des séquences d'ADN capables de s'insérer à un nouvel emplacement dans le génome sans avoir de relation de séquence avec le locus cible et, par conséquent, les transposons sont appelés gènes marchants ou gènes sautant . Ils sont utilisés comme outils génétiques pour l'analyse des fonctions des gènes et des protéines, qui produisent un nouveau phénotype sur la cellule hôte. L'utilisation de transposons est bien étudiée chez Arabidopsis thaliana et des bactéries comme Escherichia coli .

Marche des gènes - La marche des gènes implique le séquençage complet de grandes étendues d'ADN de plus de 1 kb.

Vecteurs d'expression

Les vecteurs qui conviennent pour exprimer des protéines étrangères sont appelés vecteurs d'expression. Ce vecteur est constitué de signaux nécessaires à la transcription et à la traduction des protéines chez l'hôte. Cela aide l'hôte à produire des protéines étrangères en grandes quantités. Exemple : pUC 19.

 

Plus de vecteurs à connaître

Cosmide

Les cosmides sont des plasmides contenant le "cos" - Cohesive Terminus, la séquence ayant des extrémités cohésives. Ce sont des vecteurs hybrides dérivés de plasmides comportant un fragment d'ADN du phage lambda avec son site Cos et un plasmide bactérien. 

Vecteurs bactériophages

Les bactériophages sont des virus qui infectent les bactéries. Les phages E. coli les plus couramment utilisés sont le phage l (phage Lambda) et le phage M13. Les vecteurs phages sont plus efficaces que les plasmides - de l'ADN jusqu'à 25 Kb peut être inséré dans le vecteur phage.

Génome Lambda : Le phage Lambda est un bactériophage tempéré qui infecte Escherichia coli. Le génome de lambda-Phage a une longueur de 48502 bp soit 49Kb et possède 50 gènes. 

Vecteurs de phagemides

Les phagemides sont des vecteurs plasmidiques reconstruits, qui contiennent leur propre origine - le gène « ori » et contiennent également l'origine de réplication d'un phage. pBluescript SK (+/–) est un exemple de vecteur phagémide. 

Vecteur de chromosome artificiel bactérien (BAC)

BAC est un vecteur plasmidique navette, créé pour le clonage d'ADN étranger de grande taille. Le vecteur BAC est l'un des vecteurs de clonage les plus utiles dans la technologie r-ADN, il peut cloner des inserts d'ADN jusqu'à 300 Kb et ils sont stables et plus conviviaux. 

Chromosome artificiel de levure (vecteur YAC)

Le vecteur plasmidique YAC se comporte comme un chromosome de levure, qui se présente sous deux formes, à savoir circulaire et linéaire. Le YAC circulaire se multiplie dans les bactéries et le YAC linéaire se multiplie dans les cellules de levure. 

Vecteurs de navette

Les vecteurs navettes sont des plasmides conçus pour se répliquer dans des cellules de deux espèces différentes. Ces vecteurs sont créés par des techniques recombinantes. Les vecteurs navettes peuvent se propager dans un hôte, puis se déplacer dans un autre hôte sans aucune manipulation supplémentaire. La plupart des vecteurs eucaryotes sont des vecteurs navettes.

 

5. Hôte compétent (pour transformation avec ADN recombinant)

La propagation des molécules d'ADN recombinant doit se produire à l'intérieur d'un système vivant ou d'un hôte. De nombreux types de cellules hôtes sont disponibles pour le clonage de gènes, notamment E. coli, des cellules de levure, animales ou végétales. Le type de cellule hôte dépend de l'expérience de clonage. E. coli est l'organisme le plus largement utilisé car sa constitution génétique a été largement étudiée, il est facile à manipuler et à cultiver, peut accepter une gamme de vecteurs et a également été étudié pour sa sécurité. Une autre caractéristique importante d'E. coli à privilégier en tant que cellule hôte est que, dans des conditions de croissance optimales, les cellules se divisent toutes les 20 minutes.

L'ADN étant une molécule hydrophile, il ne peut pas traverser les membranes cellulaires. Afin de forcer les bactéries à capter le plasmide, les cellules bactériennes doivent d'abord être rendues compétentes pour capter l'ADN. Cela se fait en les traitant avec une concentration spécifique d'un cation divalent tel que le calcium. L'ADN recombinant peut ensuite être introduit de force dans ces cellules en incubant les cellules avec de l'ADN recombinant sur de la glace, puis en les plaçant brièvement à 42°C (choc thermique) puis en les remettant sur de la glace. Cela permet aux bactéries d'absorber l'ADN recombinant.

Pour l'expression de protéines eucaryotes, les cellules eucaryotes sont préférées car pour produire une protéine fonctionnellement active, elle doit se replier correctement et des modifications post-traductionnelles doivent également se produire, ce qui n'est pas possible par une cellule procaryote (E. coli).

Méthodes de transfert de gènes

L'étape suivante après la génération d'une molécule d'ADN recombinant consiste à l'introduire dans une cellule hôte appropriée. Il existe de nombreuses méthodes pour introduire des vecteurs recombinants et celles-ci dépendent de plusieurs facteurs tels que le type de vecteur et la cellule hôte.

Pour réaliser la transformation génétique dans les plantes, la condition préalable de base est la construction d'un vecteur qui porte le gène d'intérêt flanqué des séquences de contrôle nécessaires, c'est-à-dire le promoteur et le terminateur, et délivre les gènes dans la plante hôte. Il existe deux types de méthodes de transfert de gènes dans les plantes. Il comprend:

·          Transfert de gène direct ou sans vecteur

·          Transfert de gène indirect ou par vecteur

 

1. Transfert de gène direct ou sans vecteur

Dans les méthodes de transfert direct de gène, le gène étranger d'intérêt est délivré dans la plante hôte sans l'aide d'un vecteur. Voici quelques-unes des méthodes courantes de transfert direct de gènes dans les plantes.

un. Transfert de gènes à médiation chimique : certains produits chimiques comme le polyéthylène glycol (PEG) et le sulfate de dextran induisent l'absorption d'ADN dans les protoplastes végétaux.

b. Microinjection : L'ADN est directement injecté dans le noyau à l'aide d'une aiguille en verre à pointe fine ou d'une micro pipette pour transformer les cellules végétales. Les protoplastes sont immobilisés sur un support solide (agarose sur lame microscopique) ou maintenus avec une pipette de maintien sous aspiration.

c. Méthodes d'électroporation de transfert de gènes : une impulsion de haute tension est appliquée aux protoplastes, aux cellules ou aux tissus, ce qui crée des pores transitoires dans la membrane plasmique à travers lesquels se produit l'absorption d'ADN étranger.

ré. Méthode de transfert de gènes médiée par les liposomes : les liposomes, les vésicules phospholipidiques artificielles , sont utiles dans le transfert de gènes. Le gène ou l'ADN est transféré du liposome dans la vacuole de la plante

cellules. Elle est réalisée par de l'ADN encapsulé dans la vacuole. Cette technique est avantageuse car le liposome protège l'ADN introduit d'être endommagé par le pH acide et les enzymes protéases présentes dans la vacuole. Le liposome et le tonoplaste de la fusion vacuole ont entraîné un transfert de gène. Ce processus est appelé lipofection.

e. Biolistique : l'ADN étranger est appliqué sur la surface de minuscules particules d'or ou de tungstène (1-3 µm) et bombardé sur le tissu ou les cellules cibles à l'aide d'un pistolet à particules (également appelé pistolet à gènes/fusil à micro-projectiles /fusil de chasse ). Ensuite, les cellules ou tissus bombardés sont cultivés sur un milieu sélectionné pour régénérer les plantes à partir des cellules transformées. (Figure 4.16)

 

2. Transfert de gène indirect ou à médiation vectorielle

Le transfert de gène est médié à l'aide d'un vecteur plasmidique est connu sous le nom de transfert de gène indirect ou médié par un vecteur. Parmi les différents vecteurs utilisés pour la transformation des plantes, le plasmide Ti d' Agrobacterium tumefaciens a été largement utilisé. Cette bactérie possède un plasmide de grande taille, connu sous le nom de plasmide Ti (induisant des tumeurs) et une partie de celui-ci appelée ADN-T (ADN de transfert) est transférée au génome de la plante dans les cellules infectées et provoque des tumeurs végétales (galle du collet). Étant donné que cette bactérie a la capacité naturelle de transférer la région d'ADN-T de son plasmide dans le génome végétal, lors de l'infection des cellules au site de la plaie, elle est également connue comme l'ingénieur génétique naturel des plantes.

Le gène étranger (par exemple, le gène Bt pour la résistance aux insectes) et le gène marqueur de sélection des plantes, généralement un gène antibiotique comme npt II qui confère une résistance à l'antibiotique kanamycine, sont clonés dans la région d'ADN T du plasmide Ti à la place des séquences d'ADN indésirables. (Figure 4.17) 

Dépistage des recombinants

Après l'introduction de l' ADN- r dans une cellule hôte appropriée, il est essentiel d'identifier les cellules qui ont reçu la molécule d'ADN-r. Ce processus est appelé dépistage. Le vecteur ou l'ADN étranger présent dans les cellules recombinantes exprime les caractères, tandis que les non-recombinants n'expriment pas les caractères ou les traits. Pour cela, certaines des méthodes sont utilisées et l'une de ces méthodes est la méthode de sélection bleu-blanc.

 

1. Inactivation par insertion - Méthode de sélection des colonies bleu-blanc

C'est une méthode puissante utilisée pour le criblage de plasmide recombinant. Dans cette méthode, un gène rapporteur lacZ est inséré dans le vecteur. Le lacZ code pour l'enzyme β-galactosidase et contient plusieurs sites de reconnaissance pour l'enzyme de restriction.

La β-galactosidase décompose un substrat synthétique appelé X-gal (5-bromo-4-chloro-indolyl-β-D-galacto-pyranoside) en un produit de couleur bleue insoluble. Si un gène étranger est inséré dans lacZ, ce gène sera inactivé. Par conséquent, aucune couleur bleue ne se développera (blanche) car la β-galactosidase n'est pas synthétisée en raison de l'inactivation de lacZ. 

Par conséquent, la cellule hôte contenant de l'ADN-r forme des colonies de couleur blanche sur le  milieu contenant X-gal, tandis que les autres cellules contenant de l'ADN non recombinant développeront des colonies de couleur bleue. Sur la base de la couleur des colonies, les recombinants peuvent être sélectionnés.

 

2. Marqueurs de résistance aux antibiotiques

Un marqueur de résistance aux antibiotiques est un gène qui produit une protéine qui confère aux cellules une résistance à un antibiotique. Les bactéries à ADN transformé peuvent être identifiées par culture sur un milieu contenant un antibiotique. Les recombinants se développeront sur ces milieux car ils contiennent des gènes codant pour la résistance aux antibiotiques tels que l'ampicilline, le chloro amphénicol, la tétracycline ou la kanamycine, etc., tandis que d'autres peuvent ne pas être en mesure de se développer dans ces milieux, il est donc considéré comme un marqueur sélectionnable utile.

 

3. Technique de placage de réplique

Une technique dans laquelle le modèle de colonies se développant sur une plaque de culture est copié. Une plaque filtrante stérile est pressée contre la plaque de culture puis soulevée. Ensuite, le filtre est pressé contre une deuxième plaque de culture stérile. Il en résulte que la nouvelle plaque est infectée par des cellules dans les mêmes positions relatives que les colonies dans la plaque d'origine. Habituellement, le support utilisé dans la deuxième plaque sera différent de celui utilisé dans la première. Il peut inclure un antibiotique ou sans facteur de croissance. De cette façon, les cellules transformées peuvent être sélectionnées.

 

4. Techniques moléculaires - Isolement du matériel génétique et électrophorèse sur gel

L'électrophorèse est une technique de séparation utilisée pour séparer différentes biomolécules avec des charges positives et négatives.

Principe

En appliquant de l'électricité (DC) les molécules migrent selon le type de charges qu'elles possèdent. Les charges électriques sur différentes molécules sont variables.

Électrophorèse sur gel d'agarose

Il est principalement utilisé pour la purification de fragments d'ADN spécifiques. L'agarose est pratique pour séparer des fragments d'ADN dont la taille varie de quelques centaines à environ 20 000 paires de bases. Le polyacrylamide est préféré pour la purification de fragments d'ADN plus petits. Le gel est un réseau complexe de molécules polymériques. La molécule d'ADN est une molécule chargée négativement sous un champ électrique La molécule d'ADN migre à travers le gel. L'électrophorèse est fréquemment réalisée avec des fragments d'ADN marqueurs de taille connue qui permettent une détermination précise de la taille d'une molécule d'ADN inconnue par interpolation. Les avantages de l'électrophorèse sur gel d'agarose sont que les bandes d'ADN peuvent être facilement détectées avec une sensibilité élevée. Les bandes d'ADN dans le gel sont colorées avec le colorant bromure d'éthidiumet l'ADN peut être détecté car la fluorescence visible éclairée par la lumière UV donnera une fluorescence orange, qui peut être photographiée.

Le diagnostic agricole fait référence à une variété de tests utilisés pour la détection d'agents pathogènes dans les tissus végétaux. Deux des méthodes les plus efficaces sont

1. ELISA (Enzyme Linked Immumo Sorbant Assay)

Elisa est un outil de diagnostic pour l'identification d'espèces pathogènes à l'aide d'anticorps et d'agents de diagnostic. L'utilisation d'ELISA en phytopathologie, en particulier pour éliminer les plantes infectées par le virus à partir d'une plantation à grande échelle, est bien connue.

2. Sondes ADN

Les sondes ADN, isotopiques et non isotopiques (transfert Northern et Southern) sont des outils populaires pour l'identification des virus et autres agents pathogènes

 

5. Hybridation des acides nucléiques - Techniques de transfert

Les techniques de transfert sont des outils analytiques largement utilisés pour l'identification spécifique de fragments d'ADN ou d'ARN souhaités à partir d'un plus grand nombre de molécules. Le transfert fait référence au processus d'immobilisation d'acides nucléiques d'échantillon ou de support solide (membranes de nitrocellulose ou de nylon). Les acides nucléiques transférés sont ensuite utilisés comme cible dans les expériences d'hybridation pour leur détection spécifique.

Types de techniques de transfert

Southern Blot : Transfert d'ADN de gels d'agarose vers une membrane de nitrocellulose.

Northern Blot : transfert d'ARN sur membrane de nitrocellulose.

Western Blot : Transfert électrophorétique de protéines sur membrane de nitrocellulose.

Techniques de Southern Blot - ADN

Le transfert d'ADN dénaturé du gel d'agarose vers la technique de transfert de nitrocellulose ou de papier filtre a été introduit par Southern en 1975 et cette technique est appelée Southern Blotting Technique.

Pas

Le transfert de l'ADN du gel d'agarose au papier filtre de nitrocellulose est réalisé par Capillary Action.

Un tampon citrate de sodium salin (SSC) est utilisé, dans lequel l'ADN est très soluble, il peut être aspiré à travers le gel dans la membrane de nitrocellulose.

Par ce processus, l'ADN-ss devient « piégé » dans la matrice membranaire.

Cet ADN est hybridé avec un acide nucléique et peut être détecté par autoradiographie.

Autoradiographie - Une technique qui capture l'image formée dans une émulsion photographique en raison de l'émission de lumière ou de radioactivité à partir d'un composant marqué placé avec un film non exposé.

Tache du Nord

Il a été constaté que l'ARN ne se lie pas au nitrate de cellulose. Par conséquent, Alwin et al . (1979) ont conçu une procédure dans laquelle les bandes d'ARN sont transférées du gel d'agarose dans du papier filtre de nitrocellulose. Ce transfert d'ARN d'un gel à un papier filtre spécial est appelé hybridation Northern Blot. Le papier filtre utilisé pour le Northern blot est le papier Amino Benzyloxymethyl qui peut être préparé à partir de papier Whatman 540.

Western Blot

Fait référence au transfert électrophorétique de protéines sur des papiers buvards. Le papier filtre en nitrocellulose peut être utilisé pour la technique de western blot. Une protéine particulière est ensuite identifiée en sondant le blot avec un anticorps radiomarqué qui se lie à la protéine spécifique à laquelle l'anticorps a été préparé. 

 

6. Essai biologique pour l'effet du gène cible

Le gène cible est l'ADN cible, l'ADN étranger, l'ADN passager, l'ADN exogène, le gène d'intérêt ou l'ADN d'insertion qui doit être soit cloné, soit spécifiquement muté. Des expériences de ciblage de gènes ont ciblé les noyaux, ce qui conduit à une «inactivation de gènes». A cet effet, deux types de vecteurs de ciblage sont utilisés. Ce sont des vecteurs d'insertion et des vecteurs de remplacement ou de transplacement.

1.      Les vecteurs d'insertion sont entièrement insérés dans le locus ciblé lorsque les vecteurs sont linéarisés dans la région d'homologie. Initialement, ces vecteurs sont circulaires mais lors de l'insertion, deviennent linéaires. Cela conduit à la duplication de séquences adjacentes à des marqueurs sélectionnables.

2.      Le vecteur de remplacement a la région d'homologie et il est colinéaire avec la cible. Ce vecteur est linéarisé avant la transfection en dehors de la région d'homologie, puis par conséquent un croisement se produit pour remplacer l'ADN endogène par l'ADN entrant.

Transfection : introduction d'acides nucléiques étrangers dans des cellules par des méthodes non virales.

 

7. Projets de séquençage du génome et de génome végétal

L'ensemble des gènes qui déterminent toutes les caractéristiques d'un organisme s'appelle le génome. Le génome peut être un génome nucléaire, un génome mitochondrial ou un génome de plaste. Le génome de nombreuses plantes contient à la fois des protéines d'ADN fonctionnelles et non expressives. Le projet de génome fait référence à un projet dans lequel l'ensemble du génome de la plante est analysé à l'aide de l'analyse de séquence et de l'homologie de séquence avec d'autres plantes. De tels projets de génome ont jusqu'à présent été entrepris chez Chlamydomonas (algues), Arabidopsis thaliana , riz et maïs.

Le contenu du génome d'un organisme est exprimé en termes de nombre de paires de bases ou en termes de contenu d'ADN est exprimé en valeur c.

Séquençage du génome : emplacement des gènes sur l'ensemble du chromosome diploïde d'un organisme.

 

8. Modèle évolutif évalué à l'aide de l'ADN.

Ces dernières années, la relation évolutive entre différents taxons végétaux est évaluée à l'aide de la teneur en ADN ainsi que des similitudes et des différences dans la séquence d'ADN (homologie de séquence). Sur la base de cette analyse, les taxons et leurs relations sont indiqués dans le cladogramme. Un tel cladogramme montrera la distance génétique entre deux taxons. Il est également montré l'ancienneté ou la modernité de n'importe quel taxon les uns par rapport aux autres (Voir aussi Unité-2, Chapitre-5 de XI Std.)

 

9. Édition du génome et CRISPR - Cas9

L'édition du génome ou l'édition de gènes est un groupe de technologies qui a la capacité de modifier l'ADN d'un organisme. Ces technologies permettent d'ajouter, de supprimer ou de modifier du matériel génétique à des endroits particuliers du génome. Plusieurs approches d'édition du génome ont été développées. Un récent est connu sous le nom de CRISPR-Cas9, qui est une forme abrégée de répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées en cluster et de la protéine associée à CRISPR 9. Le système CRISPR-Cas9 a suscité beaucoup d'enthousiasme dans la communauté scientifique car il est plus rapide, moins cher, plus précis et plus efficace que les autres méthodes d'édition du génome existantes.

Le riz a été parmi les premières plantes à être utilisées pour démontrer la faisabilité de la mutagenèse ciblée médiée par CRISPR et du remplacement de gènes. L'outil d'édition de gènes CRISPR peut être utilisé pour créer des plants de riz hybrides capables de cloner leurs graines. Imtiyaz Khand et Venkatesan Sundaresan et leurs collègues ont rapporté dans une nouvelle étude qui montre clairement que l'on peut réorganiser le riz pour le faire passer d'un mode sexuel à un mode asexué.

 

10. Interférence ARN (ARNi)

Tous les caractères de l'organisme sont le résultat de l'expression de différents gènes qui sont des régions de l'ADN nucléaire. Cette expression implique la transcription et la traduction. La transcription fait référence à la copie de l'information génétique d'un brin de l'ADN (appelé brin sens) par l'ARN. Cet ARN, dès sa formation, ne peut être envoyé d'emblée au cytoplasme pour entreprendre le processus de traduction. Il doit être édité et adapté à la traduction qui entraîne la synthèse des protéines. L'un des principaux éléments retirés du brin d'ARN sont les introns. Tous ces changements avant la traduction ont normalement lieu dans lesquels certaines régions de l'ADN sont silencieuses. Cependant, il existe une voie (ARNi). L'interférence ARN est un processus biologique dans lequel les molécules d'ARN inhibent l'expression ou la traduction des gènes. Cela se fait en neutralisant les molécules d'ARNm ciblées.

Un modèle simplifié pour la voie de l'ARNi est basé sur deux étapes, chacune impliquant l'enzyme ribonucléase. Dans la première étape, l'ARN déclencheur (transcription primaire d'ARNdb ou d'ARNmi) est transformé en un court ARN interférent (ARNsi) par les enzymes RNase II appelées Dicer et Drosha. Dans la deuxième étape, les siARN sont chargés dans le complexe effecteur de silençage induit par l'ARN (RISC). L'ARNsi est déroulé pendant l'assemblage du RISC et l'ARN simple brin s'hybride avec l'ARNm cible. Cet ARNi est observé dans les nématodes qui se nourrissent des plantes.

Plantes transgéniques / Cultures génétiquement modifiées (cultures GM)

1. Tolérant aux herbicides – Glyphosate

Les mauvaises herbes sont un problème constant dans les champs cultivés. Non seulement les mauvaises herbes rivalisent avec les cultures pour la lumière du soleil, l'eau, les nutriments et l'espace, mais elles sont également porteuses d'insectes et de maladies. Si elles ne sont pas contrôlées, les mauvaises herbes peuvent réduire considérablement les rendements des cultures.

Les plantes transgéniques contiennent un nouvel ADN introduit dans leur génome.

L'herbicide au glyphosate produit par la société Monsanto, USA sous le nom commercial "Round up" tue les plantes en bloquant l'enzyme 5-enopyruvate shikimate-3 phosphate synthase (EPSPS), une enzyme impliquée dans la biosynthèse des acides aminés aromatiques, des vitamines et de nombreuses plantes secondaires métabolites. Il existe plusieurs façons de modifier les cultures pour qu'elles soient tolérantes au glyphosate.

Une stratégie consiste à incorporer un gène de bactérie du sol qui produit une forme d'EPSPS tolérante au glyphosate. Une autre façon consiste à incorporer un gène de bactérie du sol différent qui produit une enzyme dégradant le glyphosate.

Avantages des cultures tolérantes aux herbicides

·          Le contrôle des mauvaises herbes améliore les rendements des cultures ;

·          Réduit la pulvérisation d'herbicide;

·          Réduit la concurrence entre les plantes cultivées et les mauvaises herbes ;

·          Utilisation de composés à faible toxicité qui ne restent pas actifs dans le sol ; et

·          La capacité de conserver la structure du sol et les microbes.

 

2. Tolérant aux herbicides - Basta

Le nom commercial «Basta» fait référence à un herbicide non sélectif contenant le composé chimique phosphinothricine. Le gène de tolérance à l'herbicide Basta PPT ( L -phosphinothricine) a été isolé de la plante Medicago sativa . Il inhibe l'enzyme glutamine synthase qui est impliquée dans l'assimilation de l'ammoniac. Le gène PPT a été introduit dans le tabac et le tabac transgénique produit était résistant au PPT. Une enzyme similaire a également été isolée de Streptomyces hygroscopicus avec le gène bar codant pour la PAT (Phosphinothricine acétyl transférase) et a été introduite dans des plantes cultivées comme la pomme de terre et la betterave à sucre et des cultures transgéniques ont été développées.

 

3. Résistance aux insectes - Cultures Bt :

je. Coton Bt

Le coton Bt est un organisme génétiquement modifié (OGM) ou une variété de coton végétal génétiquement modifié résistant aux ravageurs, qui produit une activité insecticide contre le ver de la capsule.

Les souches de la bactérie Bacillus thuringiensis produisent plus de 200 toxines Bt différentes, chacune nocive pour différents insectes. La plupart des toxines Bt sont insecticides pour les larves de mites et de papillons, de coléoptères, de vers de la capsule du coton et de gatflies, mais sont inoffensives pour les autres formes de vie.

Les gènes sont codés pour les cristaux toxiques dans le groupe Cry de l'endotoxine. Lorsque les insectes attaquent et mangent le cotonnier, les toxines Cry sont dissoutes dans l'estomac de l'insecte.

Les membranes épithéliales de l'intestin bloquent certains nutriments vitaux, ainsi une régulation suffisante des ions potassium est perdue chez les insectes et entraîne la mort des cellules épithéliales de la membrane intestinale, ce qui entraîne la mort des larves.

Avantages

Les avantages du coton Bt sont :

·          Le rendement du coton est augmenté grâce à un contrôle efficace des vers de la capsule.

·          Réduction de l'utilisation d'insecticides dans la culture du coton Bt

·          Réduction potentielle du coût de la culture.

Désavantages

Le coton Bt a certaines limites :

·          Le coût des graines de coton Bt est élevé.

·          Efficacité jusqu'à 120 jours après que l'efficacité est réduite

·          Inefficace contre les insectes suceurs comme les jassides, les pucerons et les aleurodes.

·          Affecte les insectes pollinisateurs et donc le rendement.

ii. Aubergine Bt

Le brinjal Bt est un autre brinjal transgénique créé en insérant un gène de protéine cristalline (Cry1Ac) de la bactérie du sol Bacillus thuringiensis dans le génome de divers cultivars de brinjal. L'insertion du gène, ainsi que d'autres éléments génétiques tels que des promoteurs, des terminateurs et un gène marqueur de résistance aux antibiotiques dans la plante brinjal est réalisée à l'aide d'une transformation génétique médiée par Agrobacterium. Le brinjal Bt a été développé pour donner une résistance contre 

Les insectes lépidoptères , en particulier le Brinjal Fruit and Shoot Borer ( Leucinodes orbonalis ).

iii. Dhara Moutarde Hybride (DMH)

Le DMH -11 est une moutarde transgénique développée par une équipe de scientifiques du Centre de manipulation génétique des plantes cultivées de l'Université de Delhi dans le cadre d'un projet parrainé par le gouvernement. Il s'agit d'une variété génétiquement modifiée de moutarde tolérante aux herbicides (HT). Il a été créé en utilisant la technologie "barnase/barstar" pour la modification génétique en ajoutant des gènes provenant d'une bactérie du sol qui fait de la moutarde, une plante autogame. DMH -11 contient trois gènes à savoir. Gène Bar, Barnase et Barstar provenant d'une bactérie du sol. Le gène bar avait rendu la plante résistante à l'herbicide nommé Basta. 

 

4. Résistance aux virus

De nombreuses plantes sont affectées par une attaque virale entraînant une perte de rendement en série et même la mort. L'intervention biotechnologique est utilisée pour introduire des gènes résistants aux virus dans la plante hôte afin qu'ils puissent résister à l'attaque par le virus. C'est en introduisant des gènes qui produisent des enzymes résistantes qui peuvent désactiver l'ADN viral.

 

5. Tomate FlavrSavr

La technique de génie génétique médiée par Agrobacterium a été suivie pour produire la tomate Flavr-Savr, c'est-à-dire en conservant la couleur et la saveur naturelles de la tomate.

Grâce au génie génétique, le processus de maturation de la tomate est ralenti et l'empêche ainsi de ramollir et d'augmenter la durée de conservation. La tomate a été rendue plus résistante à la pourriture grâce au mécanisme de transfert de gènes médié par Agrobacterium consistant à introduire un gène antisens qui interfère avec la production de l'enzyme polygalacturonase, qui aide à retarder le processus de maturation de la tomate pendant le stockage et le transport prolongés.

 

6. Riz doré - Biofortification

Le riz doré est une variété d' Oryza sativa (riz) produite par génie génétique du bêta-carotène biosynthétisé, un précurseur de la vitamine A dans les parties comestibles du riz développé par Ingo Potrykus et son groupe. L'objectif est de produire un aliment enrichi à cultiver et à consommer dans des zones où la vitamine A alimentaire est déficitaire, ce qui tue tant d'enfants de moins de cinq ans. Le riz doré diffère de sa souche parentale par l'ajout de trois gènes de biosynthèse du bêta-carotène, à savoir 'psy' (phytoène synthase) de la plante jonquille Narcissus pseudonarcissus et le gène 'crt-1' de la bactérie du sol Erwinia auredorora et 'lyc' (lycopène cyclase ) gène de l'endosperme de riz de type sauvage.

L'endosperme du riz normal ne contient pas de bêta-carotène. Le riz doré a été génétiquement modifié de sorte que l'endosperme accumule maintenant du bêta-carotène. Cela a été fait en utilisant la technologie de l'ADN recombinant. Le riz doré peut contrôler la cécité infantile - Xérophtalmie.

Aliments GM - Avantages

·          Rendement élevé sans ravageur

·          Réduction de 70 % de l'utilisation de pesticides

·          Réduire le problème de pollution des sols

·          Conserver la population microbienne dans le sol

Risques - supposés

·          Affecter le foie, la fonction rénale et le cancer

·          Déséquilibre hormonal et trouble physique

·          Choc anaphylactique (réaction d'hypersensibilité soudaine) et allergies.

·          Effet indésirable sur le système immunitaire en raison des protéines bactériennes.

·          La perte de viabilité des semences se manifeste dans la technologie des semences Terminator des cultures GM.

 

7. Polyhydroxybutyrate (PHB)

Les polymères synthétiques ne sont pas dégradables et polluent le sol et lorsqu'ils sont brûlés, ils ajoutent de la dioxine dans l'environnement qui cause le cancer. Ainsi, des efforts ont été déployés pour fournir une alternative aux biopolymères respectueux de l'environnement. Les polyhydroxyalcanoates (PHA) et le polyhydroxybutyrate (PHB) sont un groupe de biopolymères dégradables qui ont plusieurs applications médicales telles que l'administration de médicaments, les échafaudages et les valves cardiaques. Les PHA sont des macromolécules biologiques et des thermoplastiques biodégradables et biocompatibles.

Plusieurs micro-organismes ont été utilisés pour produire différents types de PHA, notamment Gram-positif comme Bacillus megaterium , Bacillussubtilis et Corynebacterium glutamicum , des bactéries Gram-négatives comme le groupe de Pseudomonas sp. et Alcaligenes eutrophus .

 

8. Acide polylactique (PLA)

L'acide polylactique ou polylactide (PLA) est un thermoplastique biodégradable et bioactif. Il s'agit d'un polyester aliphatique issu de ressources renouvelables, telles que l'amidon de maïs, la racine de manioc, les chips ou l'amidon ou la canne à sucre. Pour la production de PLA, deux monomères principaux sont utilisés : l'acide lactique, et le diester cyclique, le lactide. La voie la plus courante est la polymérisation par ouverture de cycle du lactide avec des catalyseurs métalliques comme l'octoate d'étain en solution. La réaction catalysée par un métal entraîne une quantité égale de d et d'acide polylactique.

 

9. Protéine fluorescente verte (GFP)

La protéine fluorescente verte (GFP) est une protéine contenant 238 résidus d'acides aminés de 26,9 kDa qui présente une fluorescence vert vif lorsqu'elle est exposée au bleu à la gamme ultraviolette (395 nm). GFP fait référence à la protéine isolée pour la première fois à partir de la méduse Aequorea victoria . La GFP est un excellent outil en biologie en raison de sa capacité à former un chromophore interne sans nécessiter de cofacteurs accessoires, de produits géniques, d'enzymes ou de substrats autres que l'oxygène moléculaire. En biologie cellulaire et moléculaire, le gène GFP est fréquemment utilisé comme rapporteur d'expression. Il a été utilisé sous des formes modifiées pour fabriquer des biocapteurs.

 

10. Biopharmacie

Le biopharming, également connu sous le nom de pharming moléculaire, est la production et l'utilisation de plantes transgéniques génétiquement modifiées pour produire des substances pharmaceutiques à l'usage des êtres humains. On l'appelle aussi « agriculture moléculaire ou pharming ». Ces plantes sont différentes des plantes médicinales naturellement disponibles. L'utilisation de systèmes végétaux comme bioréacteurs gagne en importance dans la biotechnologie moderne. De nombreuses substances pharmaceutiques peuvent être produites à partir de plantes transgéniques. Exemple : Riz doré

 

11. Bioremédiation

Il est défini comme l'utilisation de micro-organismes ou de plantes pour nettoyer la pollution de l'environnement. Il s'agit d'une approche utilisée pour traiter les déchets, y compris les eaux usées, les déchets industriels et les déchets solides. Le processus de bioremédiation est appliqué à l'élimination du pétrole, des résidus pétrochimiques, des pesticides ou des métaux lourds du sol ou des eaux souterraines. Dans de nombreux cas, la bioremédiation est moins coûteuse et plus durable que d'autres méthodes physiques et chimiques de remédiation. Le processus de bioremédiation est une approche moins chère et respectueuse de l'environnement et peut traiter plus efficacement des concentrations plus faibles de contaminants. Les stratégies de bioremédiation dans le sol et l'eau peuvent être les suivantes :

·          Utilisation de la population microbienne indigène comme espèce indicatrice pour le processus de bioremédiation.

·          Bioremédiation avec ajout d'inoculants microbiens adaptés ou conçus.

·          Utilisation de plantes pour la bioremédiation - technologie verte.

Voici quelques exemples de technologies de bioremédiation :

·          Phytoremédiation - utilisation de plantes pour remédier aux polluants environnementaux.

·          Mycoremediation - utilisation de champignons pour provoquer la remédiation des polluants environnementaux.

·          La bioventilation est le processus qui augmente le débit d'oxygène ou d'air pour accélérer la dégradation des polluants environnementaux.

·          La biolixiviation est l'utilisation de micro-organismes en solution pour récupérer les polluants métalliques des sites contaminés.

·          La bioaugmentation est l'ajout de microbes sélectionnés pour accélérer le processus de dégradation.

·          Le compostage est le processus par lequel les déchets solides sont compostés par l'utilisation de microbes dans le fumier qui agit comme un nutriment pour la croissance des plantes.

·          La rhizofiltration est l'absorption de métaux ou la dégradation de composés organiques par les microorganismes de la rhizosphère.

·          La rhizostimulation est la stimulation de la croissance des plantes par la rhizosphère en fournissant de meilleures conditions de croissance ou une réduction des matières toxiques.

Limites

·          Seuls les contaminants biodégradables peuvent être transformés à l'aide de procédés de bioremédiation.

·          Les processus de bioremédiation doivent être spécifiquement réalisés conformément aux conditions du site contaminé.

·          Des essais à petite échelle à l'échelle pilote doivent être effectués avant d'effectuer la procédure sur le site contaminé.

·          L'utilisation de la technologie du génie génétique pour créer des micro-organismes génétiquement modifiés ou un consortium de microbes pour le processus de bioremédiation a un grand potentiel.

 

12. Biocarburant : biocarburant algal

Le carburant algal, également appelé biocarburant algal, ou huile d'algues, est une alternative aux carburants fossiles liquides, les produits pétroliers. Cela utilise les algues comme source d'huiles riches en énergie. En outre, les carburants algaux sont une alternative aux sources de biocarburants communément connues obtenues à partir du maïs et de la canne à sucre. La crise énergétique et la crise alimentaire mondiale ont suscité l'intérêt pour la culture d'algues (élevage d'algues) pour fabriquer du biodiesel et d'autres biocarburants à partir de terres impropres à l'agriculture. Botryococcus braunii est normalement utilisé pour produire du biocarburant algal.

Production biologique d'hydrogène par les algues

La production biologique d'hydrogène avec des algues est une méthode de fractionnement photobiologique de l'eau. Dans la photosynthèse normale, l'algue Chlamydomonas reinhardtii libère de l'oxygène. Lorsqu'il est privé de soufre, il bascule vers la production d'hydrogène lors de la photosynthèse et les électrons sont transportés vers les ferrédoxines. Les enzymes [Fe]-hydrogénases les combinent pour produire de l'hydrogène gazeux.

 

13. Bioprospection

La bioprospection est le processus de découverte et de commercialisation de nouveaux produits obtenus à partir de ressources biologiques. La bioprospection peut impliquer la biopiraterie, dans laquelle les connaissances autochtones sur la nature, provenant des peuples autochtones, sont utilisées par d'autres à des fins lucratives, sans autorisation ni compensation pour les peuples autochtones eux-mêmes.

Biopiraterie

La biopiraterie peut être définie comme la manipulation des lois sur les droits de propriété intellectuelle par des entreprises pour obtenir le contrôle exclusif des ressources génétiques nationales, sans accorder une reconnaissance ou une rémunération adéquate aux possesseurs originaux de ces ressources. Parmi les exemples de biopiratage, citons les récents brevets accordés par l'Office américain des brevets et des marques à des entreprises américaines sur le curcuma, le « neem » et, plus particulièrement, le riz « basmati ». Les trois produits sont originaires du sous-continent Indo-Pak.

Biopiraterie du Neem

Le peuple indien utilisait le neem et son huile de plusieurs façons pour contrôler les infections cutanées fongiques et bactériennes. Les Indiens ont partagé la connaissance des propriétés du neem avec le monde entier. En piratant ces connaissances, le Département de l'agriculture des États-Unis (USDA) et une multinationale américaine (Multi Nation Corporation) WRGrace ont demandé au début des années 90 un brevet auprès de l'Office européen des brevets (OEB) sur la "méthode de lutte contre les maladies des plantes par la à l'aide d'huile de neem hydrophobe extraite ». Le brevetage des propriétés fongicides et antibactériennes du Neem était un exemple de biopiraterie mais le savoir traditionnel des Indiens a finalement été protégé.

Biopiraterie du curcuma

L'Office des brevets et des marques des États-Unis, en 1995, a accordé un brevet à la méthode d'utilisation du curcuma comme agent antiseptique. Le curcuma a été utilisé par les Indiens comme remède maison pour la guérison rapide des plaies et aussi pour la guérison des éruptions cutanées. L'article de journal publié par l'Indian Medical Association, en 1953, dans lequel ce remède était mentionné. Par conséquent, de cette manière, il a été prouvé que l'utilisation du curcuma comme antiseptique n'est pas nouvelle dans le monde et n'est pas une nouvelle invention, mais fait partie des connaissances traditionnelles des Indiens. L'objection dans cette affaire, l'Office américain des brevets et des marques, a été confirmée et les connaissances traditionnelles des Indiens ont été protégées. C'est un autre exemple de biopiraterie.

Biopiraterie de Basmati

Le 2 septembre 1997, l'Office américain des brevets et des marques a accordé un brevet sur les «lignes et grains de riz basmati» à la société texane RiceTec. Ce large brevet donne à la société plusieurs droits, y compris l'utilisation exclusive du terme "basmati", ainsi que des droits de propriété sur les graines et les grains de tous les croisements. Le brevet couvre également le processus de sélection des nouvelles lignées de riz de RiceTec et la méthode pour déterminer les propriétés de cuisson et la teneur en amidon des grains de riz.

L'Inde avait mis en péril les États-Unis pour porter l'affaire devant l'OMC comme une violation de l'accord sur les ADPIC, ce qui aurait pu entraîner un embarras majeur pour les États-Unis. Par conséquent, volontairement et en raison de quelques décisions prises par l'office américain des brevets, Rice Tec n'a eu d'autre choix que de perdre la plupart des revendications et surtout le droit d'appeler le riz "Basmati". En 2002, la décision finale a été prise. Rice Tec a abandonné 15 réclamations, ce qui a ouvert la voie aux exportations indiennes de riz Basmati vers les pays étrangers. L'Office des brevets a ordonné que le nom du brevet soit changé en "Lignes de riz 867".

Applications de la biotechnologie

·          La biotechnologie est l'une des sciences interdisciplinaires appliquées les plus importantes du XXIe siècle . C'est la zone de confiance qui nous permet de trouver le mode de vie bénéfique.

 

·          La biotechnologie a de nombreuses applications dans divers secteurs comme l'agriculture, la médecine, l'environnement et les industries commerciales.

 

·          Cette science a un résultat inestimable comme les variétés transgéniques de plantes, par exemple le coton transgénique (coton Bt), le riz, la tomate, le tabac, le chou-fleur, la pomme de terre et la banane.

 

·          Le développement de transgéniques en tant que variétés de cultures agricoles résistantes aux pesticides, aux stress et aux maladies est l'immense résultat de la biotechnologie.

 

·          La synthèse de l'insuline humaine et des protéines sanguines dans E. coli et utilisée pour le trouble de la carence en insuline chez l'homme est une percée dans les industries biotechnologiques en médecine.

 

·          La synthèse de vaccins, d'enzymes, d'antibiotiques, de produits laitiers et de boissons sont les produits des industries biotechnologiques.

 

· L'          ordinateur biologique basé sur la biopuce est l'un des succès de la biotechnologie.

 

·          Le génie génétique implique la manipulation génétique, la culture tissulaire implique la culture aseptique de cellules végétales totipotentes en clones de plantes dans des conditions atmosphériques contrôlées.

 

·          La protéine unicellulaire de la spiruline est utilisée dans les industries alimentaires.

 

·          Production de métabolites secondaires , biofertilisants, biopesticides et enzymes.

 

·          Énergie biomasse, biocarburant, Bioremédiation, phytoremédiation pour la biotechnologie environnementale.

Sommaire

La biotechnologie est la science des processus biologiques appliqués dans lesquels il y a une utilisation contrôlée d'agents biologiques tels que des micro-organismes ou des composants cellulaires à des fins bénéfiques. Un ingénieur hongrois, Karl Ereky (1919) a inventé le terme biotechnologie. La biotechnologie est généralement classée en pratiques traditionnelles et pratiques modernes. La biotechnologie traditionnelle comprend nos pratiques ancestrales telles que la fermentation. Les organismes Single Cell Protein (SCP) sont cultivés en grandes quantités pour produire des biens riches en protéines, minéraux, lipides, glucides et vitamines. La biotechnologie moderne englobe toutes les manipulations génétiques. La technologie de l'ADN recombinant est une technique de biotechnologie moderne dans laquelle le transfert d'ADN codant pour un gène spécifique d'un organisme est introduit dans un autre organisme à l'aide d'agents spécifiques tels que des vecteurs ou à l'aide d'instruments tels que l'électroporation, le canon à gènes, les liposomes, les produits chimiques et la micro-injection. . D'autres outils sont les enzymes et les organismes hôtes. L'endonucléase de restriction enzymatique est un ciseau moléculaire qui clive l'ADN en fragments au niveau ou à proximité de sites de reconnaissance spécifiques avec la molécule connue sous le nom de sites de restriction. D'autres enzymes sont l'ADN ligase et la phosphatase alcaline. L'enzyme ADN ligase relie les molécules de sucre et de phosphate de l'ADN double brin. La phosphatase alcaline est une enzyme qui ajoute ou supprime un groupe phosphate spécifique de l'ADN double brin. à médiation chimique et micro-injection. D'autres outils sont les enzymes et les organismes hôtes. L'endonucléase de restriction enzymatique est un ciseau moléculaire qui clive l'ADN en fragments au niveau ou à proximité de sites de reconnaissance spécifiques avec la molécule connue sous le nom de sites de restriction. D'autres enzymes sont l'ADN ligase et la phosphatase alcaline. L'enzyme ADN ligase relie les molécules de sucre et de phosphate de l'ADN double brin. La phosphatase alcaline est une enzyme qui ajoute ou supprime un groupe phosphate spécifique de l'ADN double brin. à médiation chimique et micro-injection. D'autres outils sont les enzymes et les organismes hôtes. L'endonucléase de restriction enzymatique est un ciseau moléculaire qui clive l'ADN en fragments au niveau ou à proximité de sites de reconnaissance spécifiques avec la molécule connue sous le nom de sites de restriction. D'autres enzymes sont l'ADN ligase et la phosphatase alcaline. L'enzyme ADN ligase relie les molécules de sucre et de phosphate de l'ADN double brin. La phosphatase alcaline est une enzyme qui ajoute ou supprime un groupe phosphate spécifique de l'ADN double brin. L'enzyme ADN ligase relie les molécules de sucre et de phosphate de l'ADN double brin. La phosphatase alcaline est une enzyme qui ajoute ou supprime un groupe phosphate spécifique de l'ADN double brin. L'enzyme ADN ligase relie les molécules de sucre et de phosphate de l'ADN double brin. La phosphatase alcaline est une enzyme qui ajoute ou supprime un groupe phosphate spécifique de l'ADN double brin.

Un vecteur est une petite molécule d'ADN capable d'auto-réplication et utilisée comme support d'ADN inséré dans la cellule hôte. Peu d'exemples de vecteurs sont plasmide - pBR 322, cosmide - phage Lambda, M13, Phagmid, BAC, YAC, transposon, vecteur navette et vecteur d'expression.

Une fois que la production de la molécule d'ADN recombinant a été générée, elle est introduite dans une cellule hôte appropriée. Le type de cellule hôte dépend de l'expérience de clonage. E. coli est l'organisme hôte le plus largement utilisé. Il existe deux types de méthodes de transfert de gènes dans les plantes. Il s'agit du transfert de gène direct ou sans vecteur et du transfert de gène indirect ou à médiation vectorielle. Le transfert direct de gènes comprend le transfert de gènes à médiation chimique, la micro-injection, l'électroporation. Méthode du pistolet à gènes et méthode de transfert de gènes médiée par les liposomes. Le transfert de gène indirect ou à médiation vectorielle est une méthode de transfert de gène à l'aide d'un vecteur plasmidique. Dans cette méthode, le plasmide Ti d' Agrobactirum tumefeciens a été largement utilisé pour le transfert de gènes à médiation vectorielle.

Après l'introduction d'ADNr dans une cellule hôte, il est essentiel d'identifier les cellules qui ont reçu la molécule d'ADNr. Ce processus est appelé dépistage. L'une des méthodes de criblage recombinant est la méthode de sélection bleu-blanc La technique d'étalement de répliques dans laquelle le motif des colonies qui poussent sur une plaque de culture est copié. L'électrophorèse est une technique de séparation utilisée pour séparer différentes biomolécules.

Les techniques de transfert sont des outils largement utilisés pour l'identification des fragments d'ADN ou d'ARN souhaités à partir d'un plus grand nombre de molécules. Certaines des cultures génétiquement modifiées sont tolérantes aux herbicides – Basta, moutarde Dhara, résistance aux insectes – cultures Bt, flavrSavr – Tomate, Riz doré. Les biopolymères sont le polyhydroxybutyrate (PHB), l'acide polylactique (PLA) et la protéine fluorescente verte (GFP) est utilisée pour fabriquer des biocapteurs. D'autres applications sont la biopharmacie, la bioprospection, la biomédication et les biocarburants, etc.

Glossaire

 

Extrémité hydroxyle 3' : Le groupe hydroxyle attaché à l'atome de carbone 3' du sucre du nucléotide terminal d'un acide nucléique.

 

Chromosomes artificiels bactériens (BAC) : un vecteur de clonage pour l'isolement de l'ADN génomique construit sur la base du facteur F.

 

ADN chimère : Molécule d'ADN recombinant contenant des gènes non apparentés.

 

Clivage : Pour rompre les liaisons phosphodiester de l'ADNdb, généralement avec une enzyme de restriction.

 

Site de clonage : Emplacement sur un vecteur de clonage dans lequel l'ADN peut être inséré.

 

Clonage : Incorporation d'une molécule d'ADN dans un site chromosomique ou un vecteur de clonage.

 

Vecteur de clonage : un petit ADN autoréplicatif inséré dans un gène de clonage.

 

Sites COS : extension complémentaire simple brin à 12 bases de l'ADN du phage lambda (l).

 

ADN Polymérase : Une enzyme qui catalyse la liaison phosphodiester dans la formation de l'ADN.

 

Endonucléases : une enzyme qui catalyse le clivage de l'ADN en position interne, coupant l'ADN à des sites spécifiques.

 

Génome : L'ensemble du matériel génétique d'un organisme.

 

Insérer de l'ADN : Une molécule d'ADN incorporée dans un vecteur de clonage.

 

Ligase : une enzyme utilisée dans les expériences de génie génétique pour joindre les extrémités coupées de l'ADNdb.

 

M-13 : Bactériophage AssDNA utilisé comme vecteur pour le séquençage de l'ADN.

 

Phagemide : un vecteur de clonage qui contient des composants dérivés à la fois de l'ADN du phage et du plasmide.

 

Plasmide : ADN double brin extrachromosomique, auto-réplicatif, circulaire contenant certains gènes non essentiels.

 

Carte de restriction : Un réseau linéaire de sites sur l'ADN clivés par diverses enzymes de restriction.

 

Vecteur navette : un vecteur de clonage plasmidique qui peut se répliquer dans deux organismes différents en raison de la présence de deux origines de réplication différentes OriEUK et OriE. coli

 

Taq polymérase : Une ADN polymérase thermostable isolée d'une bactérie thermophile Thermus aquaticus.

 

Vecteurs : Véhicules de transfert d'ADN d'une cellule à une autre.

 

Biocarburant : Carburants comme l'hydrogène, l'éthanol et le méthanol produits à partir d'une source biologique par l'action de micro-organismes.

 

Biolixiviation : processus d'utilisation de micro-organismes pour récupérer les métaux de leurs minerais ou de l'environnement contaminant

 

Bioremédiation : processus d'utilisation d'organismes pour éliminer ou réduire les polluants de l'environnement.

 

Technologie verte : technologie non polluante dans laquelle la pollution est contrôlée à la source.

 

Phytoremédiation : Utilisation de certaines plantes pour éliminer les contaminants ou les polluants de l'environnement (sol, eau ou air).

 

Recombinant : Cellule/Organisme formé par une recombinaison de gènes.

 

Transformation : processus de transfert d'un ADN étranger dans une cellule et de modification de son génome.

 

Vecteur : Agent utilisé dans la technique de l'ADN recombinant pour transporter de nouveaux gènes dans des cellules étrangères.

 

Type sauvage : forme naturelle d'organismes.

Evaluation

Choisir les bonnes réponses

 

1. Les enzymes de restriction sont

a. Pas toujours requis en génie génétique

b. Des outils indispensables au génie génétique

c. Nucléases qui clivent l'ADN à des sites spécifiques

d. à la fois b et c

 

2. Les plasmides sont

a. molécules de protéines circulaires

b. requis par les bactéries

c. minuscules bactéries

d. confèrent une résistance aux antibiotiques

 

3. EcoRI clive l'ADN à

a. AGGGTT

b. GTATATC

c. GAATTC

d. TATAGC

 

4. Le génie génétique est

a. fabrication de gènes artificiels.

b. hybridation de l'ADN d'un organisme à celui des autres.

c. production d'alcool à l'aide de micro-organismes.

d. fabrication de membres artificiels, d'instruments de diagnostic tels que ECG, EEG, etc.,

 

5. Considérez les déclarations suivantes :

I. La technologie de l'ADN recombinant est populairement connue sous le nom de génie génétique est un courant de biotechnologie qui traite de la manipulation de matériel génétique par l'homme in vitro

II. pBR322 est le premier vecteur de clonage artificiel développé en 1977 par Boliver et Rodriguez à partir du plasmide E.coli

III. Les enzymes de restriction appartiennent à une classe d'enzymes appelées nucléases.

Choisissez la bonne option concernant les déclarations ci-dessus

a. I & II

b. I & III

c. II & III

d. I,II et III

 

6. Le processus de la technologie de l'ADN recombinant comporte les étapes suivantes

I. amplification du gène

II. Insertion d'ADN recombinant dans les cellules hôtes

III. Coupure de l'ADN à un endroit précis à l'aide d'une enzyme de restriction.

IV. Isolement du matériel génétique (ADN) Choisissez la bonne séquence d'étapes pour la technologie de l'ADN recombinant.

un. II, III, IV, I

b. IV, II, III, I

c. I, II, III, IV

d. IV, III, I, II

 

7. Laquelle des séquences de bases palindromiques suivantes dans l'ADN peut être facilement coupée à peu près au milieu par certaines enzymes de restriction particulières ?

un. 5' CGTTCG 3' 3' ATCGTA 5'

b. 5' GATATG 3' 3' CTACTA 5'

c. 5' GAATTC 3' 3' CTTAAG 5'

d. 5' CACGTA 3' 3' CTCAGT 5'

 

8. pBR 322, BR signifie

un. Recombinaison bactérienne plasmidique

b. Réplication bactérienne plasmidique

c. Plasmide Boliver et Rodriguez

d. Plasmide Baltimore et Rodriguez

 

9. Lequel des éléments suivants est utilisé comme biocapteur ?

un. Électrophorèse

b. Bioréacteurs

c. Vecteurs

d. Électroporation

 

10. Associez les éléments suivants :

Réponse : d

11 Dans quelles techniques le bromure d'éthidium est-il utilisé ?

un. Techniques de Southern Blot

b. Techniques de Western Blot

c. Réaction en chaîne par polymérase

ré. Agrose Gel Electroporose

 

12 Assertion : Agrobacterium tumifaciens est populaire en génie génétique car cette bactérie est associée aux nodules racinaires de toutes les céréales et légumineuses

Raison :  Un gène incorporé dans le génome chromosomique bactérien est automatiquement transféré au croisement auquel la bactérie est associée.

a) L'affirmation et la raison sont vraies. Mais la raison est l'explication correcte de l'assertion.

b) L'affirmation et la raison sont vraies. Mais la raison n'est pas une explication correcte de l'assertion.

c) L'affirmation est vraie, mais la raison est fausse. d) L'affirmation est fausse, mais la raison est vraie.

e) L'assertion et la raison sont fausses.

 

13 Laquelle des propositions suivantes n'est pas correcte.

a) Le plasmide Ti provoque la maladie du Bunky Top

b) Le site de clonage multiple est connu sous le nom de Polylinker

c) Méthode non virale de transfection d'acide nucléique dans la cellule

d) L'acide polylactique est une sorte de thermoplastique biodégradable et bioactif.

 

14 Une analyse de l'ADN chromosomique par la technique d'hybridation Southern n'utilise

a) Électrophorèse

b) Transfert

c) Autoradiographie

d) Réaction en chaîne par polymérase

 

15 Un gène antibiotique dans un vecteur aide généralement à sélectionner

a) Cellules compétentes

b) Cellules transformées

c) Cellules recombinantes

d) Aucune des réponses ci-dessus

 

16 Certaines des caractéristiques du coton Bt sont

a) Fibre longue et résistante aux pucerons

b) Rendement moyen, fibres longues et résistant aux insectes nuisibles

c) rendement élevé et production de cristaux de protéines toxiques qui tuent les parasites diptères.

d) Haut rendement et résistant aux vers à billes

Répondre aux questions suivantes

17. Comment utilisez-vous la biotechnologie dans la pratique moderne ?

Réponse :  La biotechnologie moderne englobe toutes les méthodes de modification génétique par l'ADN recombinant et la technologie de fusion cellulaire. Les principaux objectifs de la biotechnologie sont:

(i) Fermentation  pour la production d'acides, d'enzymes, d'alcools, d'antibiotiques, de produits chimiques fins, de vitamines et de toxines.

(ii) Biomasse  pour la production en vrac de protéines unicellulaires, d'alcool et de biocarburant.

(iii) Enzymes  comme biocapteurs, dans l'industrie de transformation. 

(iv) Biocarburants  pour la production d'hydrogène, d'alcool, de méthane. 

(v)  Inoculants microbiens comme biofertilisants et fixateurs d'azote

(vi) Culture de cellules végétales et animales  pour la production de métabolites secondaires, anticorps monoclonaux. 

(vii) Technologie de l'ADN recombinant  pour la production de produits chimiques fins, d'enzymes, de vaccins, d'hormones de croissance, d'antibiotiques et d'interféron. 

(viii) Génie des procédés  - les outils de la biotechnologie sont utilisés pour le traitement des effluents, le recyclage de l'eau. 

18. Quels sont les matériaux utilisés pour faire pousser des micro-organismes comme la spiruline ?

Réponse : (i) La spiruline  peut être cultivée facilement sur des matériaux tels que les eaux usées des usines de transformation de pommes de terre (contenant de l'amidon), la paille, la mélasse, le fumier animal et même les eaux usées, pour produire de grandes quantités et peut servir d'aliment riche en protéines, minéraux, graisses , glucides et vitamines. 

(ii)  Une telle utilisation réduit également la pollution de l'environnement.

(iii)  250 g de  Methylophilus methylotrophus,  étant donné son taux élevé de production et de croissance de la biomasse, peuvent produire 25 tonnes de protéines.

19. Vous travaillez dans un laboratoire de biotechnologie avec un bectérium nommé E. coli. Comment allez-vous couper la séquence nucléotidique ? Explique le.

Réponse : (i)  Une enzyme de restriction ou une endonucléase de restriction est une enzyme qui clive l'ADN en fragments au niveau ou à proximité de sites de reconnaissance spécifiques au sein de la molécule appelés sites de restriction.

(ii)  Sur la base de leur mode d'action, les enzymes de restriction sont classées en exonucléases et en endonucléases.

(a)  Les exonucléases sont des enzymes qui éliminent les nucléotides un par un à l'extrémité d'une molécule d'ADN.

(b)  Les endonucléases sont des enzymes qui rompent les liaisons phosphodiester internes au sein d'une molécule d'ADN.

Il existe trois classes principales d'endonucléases de restriction :

Type I, Type II et Type III

Ils diffèrent légèrement par leur mode d'action.

Sur la base de la position à laquelle nous souhaitons couper la séquence nucléotidique et le type de clivage, l'endonucléase de restriction correspondante peut être utilisée. 

20. Quelles sont les enzymes que vous pouvez utiliser pour couper l'extrémité terminale et la liaison phospho diester interne de la séquence nucléotidique ?

Réponse :  Une enzyme de restriction ou une endonucléase de restriction est une enzyme qui clive l'ADN en fragments au niveau ou à proximité de sites de reconnaissance spécifiques au sein de la molécule appelés sites de restriction.

(i)  Les exonucléases sont des enzymes qui éliminent les nucléotides un par un à l'extrémité d'une molécule d'ADN.

Exemple :  Bal 31, exonucléase III.

(ii)  Les endonucléases sont des enzymes qui rompent les liaisons phosphodiester internes au sein d'une molécule d'ADN.

Exemple :  HindII, EcoRI, TaqI.

21. Nommez les produits chimiques utilisés dans le transfert de gènes.

Réponse : Transfert de gènes par voie chimique :  certains  produits chimiques comme le polyéthylène glycol (PEG) et le sulfate de dextran induisent l'absorption d'ADN dans les protoplastes végétaux.

22. Que savez-vous du mot pBR332 ?

Réponse : Plasmide pBR 322 : 

(i)  le plasmide pBR 322 est un plasmide reconstruit et le plus largement utilisé comme vecteur de clonage ; il contient 4361 paires de bases.

(ii)  Dans pBR,  p  désigne plasmide, B et R respectivement les noms des scientifiques B Oliver et  Rodriguez qui ont développé ce plasmide. Le nombre 322 est le nombre de plasmide développé à partir de leur laboratoire.

(iii)  Il contient amp R  et tet R  deux gènes différents de résistance aux antibiotiques et des sites de reconnaissance pour plusieurs enzymes de restriction. (Hind III, EcoRI, BamH I, Sal I, Pvu II, Pst I, Cla I),  ori et des gènes de résistance aux antibiotiques.

amp R  - Gène de résistance à l'ampicilline

tet R  - Gène de résistance à la tétracycline

pBR 322

(iv)  Rop code pour les protéines impliquées dans la réplication du plasmide.

23. Mentionnez l'application de la biotechnologie.

Réponse : (i)  La biotechnologie est l'une des  sciences interdisciplinaires appliquées les plus importantes du  XXI e  siècle.  C'est la zone de confiance qui nous permet de trouver le mode de vie bénéfique.

(ii)  La biotechnologie a de nombreuses applications dans divers secteurs tels que l'agriculture, la médecine, l'environnement et les industries commerciales.

(iii)  Cette science a un résultat inestimable comme  les variétés transgéniques  de plantes, par exemple le coton transgénique (coton Bt), le riz, la tomate, le tabac, le chou-fleur, la pomme de terre et la banane.

(iv)  Le développement de transgéniques en tant que variétés de cultures agricoles résistantes aux pesticides, aux stress et aux maladies est l'immense résultat de la biotechnologie.

(v)  La synthèse de  l'insuline humaine  et des protéines sanguines dans E. coli et utilisée pour le trouble de la carence en insuline chez l'homme est une percée dans les industries biotechnologiques en médecine.

(vi)   La synthèse de vaccins, d'enzymes, d'antibiotiques, de produits laitiers et de boissons sont les produits des industries biotechnologiques.

(vii) L'  ordinateur biologique basé sur la biopuce est l'un des succès de la biotechnologie.

(viii)  Le génie génétique implique la manipulation génétique, la culture tissulaire implique la culture aseptique de cellules végétales totipotentes en clones végétaux dans des conditions atmosphériques contrôlées.

(ix) La protéine unicellulaire  de  la spiruline  est utilisée dans les industries alimentaires. 

(x)  Production de  métabolites secondaires, de  biofertilisants, de biopesticides et d'enzymes.

(xi)  Énergie de la biomasse, biocarburant, bioremédiation, phytoremédiation pour la biotechnologie environnementale.

24. Que sont les enzymes de restriction. Mentionnez leur type avec un rôle dans la biotechnologie.

Réponse : Enzymes de restriction :

(i)  Une   enzyme de restriction ou  une endonucléase  de restriction est une enzyme qui clive l'ADN en fragments au niveau ou à proximité de sites de reconnaissance spécifiques au sein de la molécule appelés sites de restriction.

(ii)  Sur la base de leur mode d'action, les enzymes de restriction sont  classées en exonucléases  et  en endonucléases.

(a)  Les exonucléases sont des enzymes qui éliminent les nucléotides un par un à l'extrémité d'une molécule d'ADN.

Exemple :  Bal 31, exonucléase III.

(b)  Les endonucléases sont des enzymes qui rompent les liaisons phosphodiester internes au sein d'une molécule d'ADN.

Exemple :  HindII, EcoRI, TaqI.

Endonucléase de restriction : Ciseaux moléculaires :

(i)  Les enzymes de restriction sont appelées ciseaux moléculaires. Ceux-ci agissent comme base de la technologie de l'ADN recombinant.

(ii) Il existe trois classes principales d'endonucléases de restriction :  Type I, Type II et Type III, qui diffèrent légèrement par leur mode d'action. 

(iii)  Seules les enzymes de type II sont préférées pour une utilisation dans la technologie de l'ADN recombinant car elles reconnaissent et coupent l'ADN dans une séquence spécifique constituée généralement de 4 à 8 pb. Exemple :  EcoRI.

(iv)  L'enzyme de restriction  Hind II  coupe toujours les molécules d'ADN au point de reconnaître une séquence spécifique de six paires de bases. Cette séquence est connue s séquence de reconnaissance. Aujourd'hui, plus de 900 enzymes de restriction ont été isolées à partir de plus de 230 souches de bactéries avec différentes séquences de reconnaissance.

(v)  Les endonucléases de restriction sont nommées par une procédure standard.

(vi)  Par exemple,  EcoRI  provient d'Escherichia  (E)  coli  (co) , souche RY 13  (R)  et première endonucléase  (I)  à découvrir.

(vii)  Il contient 2 gènes de résistance aux antibiotiques différents et un site de reconnaissance pour plusieurs enzymes de restriction. Cette séquence est appelée site de restriction et est généralement -palindromique, ce qui signifie que la séquence dans les deux brins d'ADN à ce site se lit de la même manière dans la direction 5'-3' et dans la direction 3'-5'.

(viii)  Le type exact de clivage produit par une enzyme de restriction est important dans la conception d'une expérience de clonage de gènes.

(ix)  Certains clivent les deux brins d'ADN par le centre, ce qui donne  une extrémité franche  ou  affleurante . C'est ce qu'on appelle les coupes symétriques.

(x)  Certaines enzymes coupent de manière à produire des extrémités saillantes et en retrait appelées extrémités  collantes  ou  cohésives.  De telles coupes sont appelées coupes décalées ou asymétriques.

Extrémités collantes et émoussées

25. Existe-t-il des possibilités de transférer un gène souhaitable approprié à une plante hôte sans vecteur ? Justifiez votre réponse.

Réponse : Transfert de gène direct ou sans vecteur :

Dans les méthodes de transfert direct de gène, le gène étranger d'intérêt est délivré dans la plante hôte sans l'aide d'un vecteur. Voici quelques-unes des méthodes courantes de transfert direct de gènes dans les plantes.

un. Transfert de gènes à médiation chimique :  certains produits chimiques comme le polyéthylène glycol (PEG) et le sulfate de dextran induisent l'absorption d'ADN dans les protoplastes végétaux.

b. Microinjection :  L'ADN est directement injecté dans le noyau à l'aide d'une aiguille en verre à pointe fine ou d'une micro pipette pour transformer les cellules végétales. Les protoplastes sont immobilisés sur un support solide (agarose sur lame microscopique) ou maintenus avec une pipette de maintien sous aspiration.

c. Électroporation : Méthodes de transfert de gènes :  Une impulsion de haute tension est appliquée aux protoplastes, cellules ou tissus, ce qui crée des pores transitoires dans la membrane plasmique à travers lesquels se produit l'absorption d'ADN étranger. 

ré. Méthode de transfert de gènes médiée par les liposomes :  les liposomes, les vésicules phospholipidiques artificielles  , sont utiles dans le transfert de gènes. Le gène ou l'ADN est transféré du liposome dans la vacuole des cellules végétales. Elle est réalisée par de l'ADN encapsulé dans la vacuole. Cette technique est avantageuse car le liposome protège l'ADN introduit d'être endommagé par le pH acide et les enzymes protéases présentes dans la vacuole. Le liposome et le tonoplaste de la fusion vacuole ont entraîné un transfert de gène. Ce processus est appelé lipofection.

e. Biolistique :  l'ADN étranger est appliqué sur la surface de minuscules particules d'or ou de tungstène (1-3 µm) et bombardé sur le tissu ou les cellules cibles à l'aide d'un pistolet à particules (également appelé pistolet à gènes/fusil à micro-projectiles/fusil de chasse). Ensuite, les cellules ou tissus bombardés sont cultivés sur un milieu sélectionné pour régénérer les plantes à partir des cellules transformées.

26. Comment identifierez-vous un vecteur ?

Réponse : (i)  Le composant principal d'une expérience de clonage de gène est un vecteur tel qu'un plasmide.

(ii)  Un vecteur est une petite molécule d'ADN capable d'auto-réplication et est utilisé comme support et transporteur de fragment d'ADN qui y est inséré pour des expériences de clonage.

(iii)  Le vecteur est également appelé véhicule de clonage ou ADN de clonage. Les vecteurs sont de deux types :

(a)  vecteur de clonage, et

(b)  Vecteur d'expression.

Le vecteur de clonage est utilisé pour le clonage de l'insert d'ADN à l'intérieur de la cellule hôte appropriée. Le vecteur d'expression est utilisé pour exprimer l'insert d'ADN pour produire une protéine spécifique à l'intérieur de l'hôte.

Propriétés des vecteurs :

Les vecteurs sont capables de se répliquer de manière autonome pour en produire plusieurs copies avec leur insert d'ADN dans la cellule hôte.

(i)  Il doit être de petite taille et de faible poids moléculaire, inférieur à 10 Kb (kilo paire de bases) afin que l'entrée/le transfert dans la cellule hôte soit facile.

(ii)  Le vecteur doit contenir une origine de réplication afin qu'il puisse se répliquer indépendamment au sein de l'hôte.

(iii)  Il doit contenir un marqueur approprié tel que la résistance aux antibiotiques, pour permettre sa détection dans la cellule hôte transformée.

(iv)  Le vecteur doit avoir des sites cibles uniques pour l'intégration avec l'insert d'ADN et doit avoir la capacité de s'intégrer à l'insert d'ADN qu'il transporte dans le génome de la cellule hôte. La plupart des vecteurs de clonage couramment utilisés ont plus d'un site de restriction. Il s'agit de site de clonage multiple (MCS) ou polylinker. La présence de MCS facilite l'utilisation de l'enzyme de restriction de choix.

Voici les fonctionnalités requises pour faciliter le clonage dans un vecteur.

1. Origine de la réplication (ori) :  il s'agit d'une séquence à partir de laquelle la réplication commence et un morceau d'ADN, lorsqu'il est lié à cette séquence, peut être amené à se répliquer dans les cellules hôtes.

2. Marqueur sélectionnable :  En plus de ori, le vecteur nécessite un marqueur sélectionnable, qui aide à identifier et à éliminer les non transformants et à permettre sélectivement la croissance des transformants.

3. Sites de clonage :  Afin de lier l'ADN étranger, le vecteur doit avoir très peu de sites de reconnaissance, de préférence uniques, pour les enzymes de restriction couramment utilisées.

 

27. Comparez les différents types de techniques de buvardage.

Réponse : Southern Blotting :  Transfert d'ADN de gels d'agarose vers une membrane de nitrocellulose. 

Northern Blot :  le transfert d'ARN sur une membrane de nitrocellulose.

Western Blot :  Transfert électrophorétique de protéines sur membrane de nitrocellulose.

28. Écrivez les avantages des cultures tolérantes aux herbicides.

Réponse : Avantages des cultures tolérantes aux herbicides :

(i)  Le contrôle des mauvaises herbes améliore les rendements des cultures.

(ii)  Réduit la pulvérisation d'herbicide.

(iii)  Réduit la concurrence entre les plantes cultivées et les mauvaises herbes.

      (a)  Utilisation de composés à faible toxicité qui ne restent pas actifs dans le sol.

(iv)  La capacité de conserver la structure du sol et les microbes.

29. Écrivez les avantages et les inconvénients du coton Bt.

Réponse : Avantages du coton Bt :

(i)  Le rendement du coton est augmenté grâce à un contrôle efficace des vers de la capsule.

(ii)  Réduction de l'utilisation d'insecticides dans la culture du coton Bt.

(iii)  Réduction potentielle du coût de la culture.

Inconvénients du coton Bt :

(i)  Le coût des graines de coton Bt est élevé.

(ii)  Efficacité jusqu'à 120 jours après que cette efficacité est réduite.

(iii)  Inefficace contre les insectes suceurs comme les jassidés, les pucerons et les aleurodes.

(iv)   Affecte les insectes pollinisateurs et donc le rendement.

30. Qu'est-ce que la bioremédiation ? donner quelques exemples de bioremédiation.

Réponse : Bioremédiation :

Il est défini comme l'utilisation de micro-organismes ou de plantes pour nettoyer la pollution de l'environnement. Il s'agit d'une approche utilisée pour traiter les déchets, y compris les eaux usées, les déchets industriels et les déchets solides. Le processus de bioremédiation est appliqué à l'élimination du pétrole, des résidus pétrochimiques, des pesticides ou des métaux lourds du sol ou des eaux souterraines. Dans de nombreux cas, la bioremédiation est moins coûteuse et plus durable que d'autres méthodes physiques et chimiques de remédiation. Le processus de bioremédiation est une approche moins chère et respectueuse de l'environnement et peut traiter plus efficacement des concentrations plus faibles de contaminants. Les stratégies de bioremédiation dans le sol et l'eau peuvent être les suivantes :

(i)  Utilisation de la population microbienne indigène comme espèce indicatrice pour le processus de bioremédiation.

(ii)  Bioremédiation avec l'ajout d'inoculants microbiens adaptés ou conçus.

(iii)  Utilisation des plantes pour la bioremédiation - technologie verte.

Voici quelques exemples de technologies de bioremédiation :

(i) Phytoremédiation  - utilisation de plantes pour remédier aux polluants environnementaux.

(ii) Mycoremédiation  - utilisation de champignons pour remédier aux polluants environnementaux.

(iii) La bioventilation  est le processus qui augmente le débit d'oxygène ou d'air pour accélérer la dégradation des polluants environnementaux. 

(iv) La biolixiviation  est l'utilisation de micro-organismes en solution pour récupérer les polluants métalliques des sites contaminés. 

31. Écrivez les avantages et les risques des aliments génétiquement modifiés.

Réponse : Aliments GM - Avantages :

(i)  Rendement élevé sans ravageur.

(ii)  réduction de 70 % de l'utilisation des pesticides.

(iii)  Réduire le problème de pollution des sols.

(iv)  Conserver la population microbienne dans le sol.

Risques - supposés

(i)  Affecter le foie, la fonction rénale et le cancer.

(ii)  Déséquilibre hormonal et trouble physique.

(iii)  Choc anaphylactique (réaction d'hypersensibilité soudaine) et allergies.

(iv)  Effet indésirable sur le système immunitaire en raison de la protéine bactérienne.

(v)  La perte de viabilité des semences se manifeste dans la technologie des semences Terminator des cultures GM.

Glossaire

 

Extrémité hydroxyle 3' :  Le groupe hydroxyle attaché à l'atome de carbone 3' du sucre du nucléotide terminal d'un acide nucléique. 

Chromosomes artificiels bactériens (BAC) :  un vecteur de clonage pour l'isolement de l'ADN génomique construit sur la base du facteur F. 

ADN chimère :  Molécule d'ADN recombinant contenant des gènes non apparentés. 

Clivage :  Pour rompre les liaisons phosphodiester de l'ADNdb, généralement avec une enzyme de restriction. 

Site de clonage :  Emplacement sur un vecteur de clonage dans lequel l'ADN peut être inséré. 

Clonage :  Incorporation d'une molécule d'ADN dans un site chromosomique ou un vecteur de clonage. 

Vecteur de clonage :  un petit ADN autoréplicatif inséré dans un gène de clonage. 

Sites COS :  extension complémentaire simple brin à 12 bases de l'ADN du phage lambda (l). 

ADN Polymérase :  Une enzyme qui catalyse la liaison phosphodiester dans la formation de l'ADN. 

Endonucléases :  une enzyme qui catalyse le clivage de l'ADN en position interne, coupant l'ADN à des sites spécifiques. 

Génome :  L'ensemble du matériel génétique d'un organisme. 

Insérer de l'ADN :  Une molécule d'ADN incorporée dans un vecteur de clonage. 

Ligase :  une enzyme utilisée dans les expériences de génie génétique pour joindre les extrémités coupées de l'ADNdb. 

M-13 :  Bactériophage AssDNA utilisé comme vecteur pour le séquençage de l'ADN. 

Phagemide :  un vecteur de clonage qui contient des composants dérivés à la fois de l'ADN du phage et du plasmide. 

Plasmide :  ADN double brin extrachromosomique, auto-réplicatif, circulaire contenant certains gènes non essentiels. 

Carte de restriction :  Un réseau linéaire de sites sur l'ADN clivés par diverses enzymes de restriction. 

Vecteur navette :  un vecteur de clonage plasmidique qui peut se répliquer dans deux organismes différents en raison de la présence de deux origines de réplication différentes OriEUK et OriE. coli 

Taq polymérase :  Une ADN polymérase thermostable isolée d'une bactérie thermophile Thermus aquaticus. 

Vecteurs :  Véhicules de transfert d'ADN d'une cellule à une autre. 

Biocarburant :  Carburants comme l'hydrogène, l'éthanol et le méthanol produits à partir d'une source biologique par l'action de micro-organismes. 

Biolixiviation :  processus d'utilisation de micro-organismes pour récupérer les métaux de leurs minerais ou de l'environnement contaminant 

Bioremédiation :  processus d'utilisation d'organismes pour éliminer ou réduire les polluants de l'environnement. 

Technologie verte :  technologie non polluante dans laquelle la pollution est contrôlée à la source. 

Phytoremédiation :  Utilisation de certaines plantes pour éliminer les contaminants ou les polluants de l'environnement (sol, eau ou air). 

Recombinant :  Cellule/Organisme formé par une recombinaison de gènes. 

Transformation :  processus de transfert d'un ADN étranger dans une cellule et de modification de son génome. 

Vecteur :  Agent utilisé dans la technique de l'ADN recombinant pour transporter de nouveaux gènes dans des cellules étrangères. 

Type sauvage :  forme naturelle d'organismes.