Narzędzia i techniki inżynierii genetycznej

Aminokwas zawiera grupę aminową, karboksylową, atom wodoru i łańcuch boczny R połączone z węglem α. W reakcji kondensacji grupa karboksylowa jednego aminokwasu łączy się z grupą aminową drugiego, tworząc wiązanie peptydowe.

Struktura pierwszorzędowa to sekwencja aminokwasów. Struktury wyższych rzędów stabilizują m.in. wiązania wodorowe, oddziaływania jonowe, hydrofobowe i mostki disiarczkowe. Zmiana konformacji może zmienić aktywność białka.

Denaturacja niszczy głównie struktury II-, III- i IV-rzędową bez zrywania większości wiązań peptydowych. Może być odwracalna, lecz silne ogrzewanie często prowadzi do nieodwracalnej koagulacji.

Metabolizm obejmuje szlaki kataboliczne, które rozkładają związki i uwalniają energię, oraz anaboliczne, które zużywają energię do syntezy. ATP sprzęga procesy egzoergiczne z endoergicznymi przez przenoszenie grupy fosforanowej.

Enzym stabilizuje stan przejściowy i obniża energię aktywacji, nie zmieniając ΔG ani położenia równowagi. Swoistość wynika z przestrzennego i chemicznego dopasowania centrum aktywnego do substratu.

Aktywność enzymu zależy od temperatury, pH, stężenia substratu i inhibitorów. Inhibitor kompetycyjny konkuruje o centrum aktywne, a niekompetycyjny obniża aktywność przez związanie w innym miejscu.

PCR wielokrotnie kopiuje wybrany fragment DNA przez cykle denaturacji, przyłączania starterów i elongacji. Startery określają granice amplifikowanego fragmentu, a termostabilna polimeraza działa po ogrzewaniu.

Elektroforeza rozdziela fragmenty DNA według długości, ponieważ ujemnie naładowane DNA migruje do anody, a krótsze fragmenty przemieszczają się szybciej w żelu.

Enzymy restrykcyjne tną DNA w określonych sekwencjach, ligaza łączy fragmenty, a wektory wprowadzają konstrukt do komórki. GMO zawiera celową zmianę genomu; organizm transgeniczny ma gen pochodzący z innego źródła.

Ewolucja populacji oznacza zmianę częstości alleli. Mutacje tworzą nowe allele, rekombinacja nowe kombinacje, dobór różnicuje sukces rozrodczy, dryf zmienia częstości losowo, a migracja przenosi allele między populacjami.

Dobór działa na fenotyp osobnika, ale skutkiem w kolejnych pokoleniach jest zmiana struktury genetycznej populacji. Dostosowanie jest względne i zależy od środowiska.

Specjacja wymaga ograniczenia przepływu genów i narastania izolacji rozrodczej. Drzewa filogenetyczne pokazują hipotezę wspólnego pochodzenia; grupę monofiletyczną tworzy przodek i wszyscy potomkowie.