gmo-od-kuchni-eioba.pdf

Artykuł pobrano ze strony eioba.pl

GMO od kuchni

Wejdźmy kuchennymi drzwiami do świata nauki i popatrzmy naukowcom na ręce, by dowiedzieć się w jaki sposób otrzymuje

się tajemnicze GMO.

„GMO od kuchni”

Genetycznie zmodyfikowane organizmy - czym są i jak się je tworzy? Jakie możliwości dają manipulacje na materiale

genetycznym i co tak naprawdę one oznaczają? Żeby uzyskać odpowiedź na te pytania, wejdźmy kuchennymi drzwiami do

świata nauki i popatrzmy naukowcom na ręce, by dowiedzieć się w jaki sposób otrzymuje się owo tajemnicze GMO.

Każdy organizm zbudowany jest z komórek. Choć różnią się one od siebie zarówno kształtem, wielkością, jak i funkcją,

wszystkie posiadają w swoich jądrach jednakowe spiralne cząsteczki, czyli DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy). Cząsteczki te

są nośnikami informacji genetycznej i stanowią matryce dla syntetyzowanych białek. Każda komórka posiada więc

zaszyfrowaną informację o budowie wszystkich białek znajdujących się w organizmie, nawet jeśli sama ich nie wytwarza.

Informacja ta to genotyp, zestaw genów jednego osobnika. Gen zatem jest odcinkiem DNA, w którym zakodowana jest

informacja o budowie konkretnego białka wpływającego na daną cechę organizmu.

Wyobraźmy sobie restaurację, w której pracuje wielu kucharzy - to nasz organizm i budujące go komórki. Mimo, iż każdy

kucharz posiada książkę z przepisami na każde danie serwowane w lokalu, to przecież nie korzysta z nich wszystkich.

Podzieleni są oni na grupy odpowiedzialne za konkretne prace – jedni robią sosy, inni makarony, bądź desery itd. Dzięki tej

współpracy w kuchni panuje ład, a klienci na czas otrzymują zamówione dania. Tak właśnie funkcjonuje nasz organizm.

Przepis na każdą cząsteczkę białka zapisany jest w naszej księdze, czyli w DNA. Jest ona uporządkowana w taki sposób, że

komórka z łatwością jest w stanie odnaleźć potrzebny fragment i z niego skorzystać, by „zrealizować otrzymane zamówienie”.

Każdy organizm posiada charakterystyczny dla siebie zestaw genów, a więc cząsteczki DNA zawarte w komórkach

poszczególnych organizmów różnią się między sobą. Różnice te są tym większe, im dalszy jest stopień pokrewieństwa między

osobnikami. Jednak kod genetyczny jest uniwersalny, to znaczy, że zapis o budowie danego białka jest identyczny w każdym

organizmie w którym ono występuje, nawet jeśli organizmy te są na tyle daleko spokrewnione, że nie mogą mieć wspólnego

potomstwa. Powróćmy do naszej kuchennej analogii i załóżmy, że omawiana uprzednio jadłodajnia jest pizzerią, czyli należy

do rodzaju z rodziny lokali serwujących kuchnię włoską. Jej jadłospis zbliżony jest zatem bardziej do menu innej włoskiej

restauracji, choćby ekskluzywnej, niż do specjałów z kuchni chińskiej nawet wtedy, gdy ich szefowie posługują się jednym

językiem. Poza bliźniętami jednojajowymi, każdy osobnik posiada wyjątkowy zestaw genów. Tak samo jedno danie zamówione

w dwóch różnych lokalach może smakować zupełnie inaczej. Konkurencja na rynku zmusza bowiem kucharzy do ciągłego

ulepszania swoich wyrobów. Tylko najlepiej przystosowani do panujących warunków osiągają sukces. Analogicznie prawo

doboru naturalnego zmusza do walki o byt i warunkuje zmienność wśród organizmów. Dzięki DNA osobniki, które przeżyły,

przekazują potomstwu swoje cechy przystosowawcze. Nic więc dziwnego, że u organizmów rozmnażających się płciowo tak

ważną rolę odgrywa dobór odpowiedniego partnera. Jako nosiciel połowy genów wspólnego potomstwa powinien on

odznaczać się cechami umożliwiającymi przetrwanie.

Odkąd człowiek nauczył się pozyskiwać pokarm dzięki prowadzeniu hodowli, stało się dla niego istotne poszukiwanie jak

najlepszych cech u roślin oraz zwierząt. Stosując odpowiednie zabiegi, takie jak krzyżowanie oraz selekcja, mógł on w pewnym

stopniu wpłynąć na jakość uzyskanych plonów oraz przychówku. Metody te są jednak czasochłonne i nie umożliwiają

dokładnej selekcji pożądanych cech z puli genowej nawet najznakomitszych rodziców.

Naprzeciw marzeniom hodowców wyszła nauka. Dzięki rozwojowi biologii molekularnej zyskaliśmy możliwość manipulacji

komórkowymi procesami odpowiedzialnymi za przekazywanie cech następnym pokoleniom. Posiadając dostateczną wiedzę

można przestać korzystać z książki kucharskiej matki natury i zacząć tworzyć własne, niepowtarzalne kombinacje: wpływać na

aktywność genów oraz wprowadzać do organizmów ich dodatkowe kopie, poprawiając w ten sposób wybrane przez nas

cechy. Realna staje się również wymiana genów pomiędzy odrębnymi gatunkami.

budowa DNA i biosynteza białka

Przepis na GMO (ang. Genetically Modified Organizm ), czyli organizm, którego materiał genetyczny został zmieniony w sposób

niezachodzący w warunkach naturalnych.

Składniki :

geny dawcy – wyizolowany gen warunkujący pożądaną przez nas cechę;

organizm poddawany modyfikacji – a dokładniej jego pojedyncze komórki;

geny selekcyjne (markerowe) – warunkują odporność na antybiotyki lub herbicydy;

geny reporterowe (wizualizujące) – powodują syntezę barwnika;

restryktazy – enzymy nazywane nożycami inżynierii genetycznej, które rozpoznają i tną specyficzne sekwencje DNA;

powstałe w ten sposób wolne końce nici można dopasować do innych cząsteczek DNA poddanych podobnemu

zabiegowi;

ligaza DNA – enzym, który skleja pocięte fragmenty DNA, tworząc pomiędzy nimi odpowiednie wiązania chemiczne;

wektor – wprowadza pożądane geny do komórki:

wektor plazmidowy, wyizolowany z Agrobacterium tumefaciens lub Agrobacterium rhizogenes ; kuliste cząsteczki

pozajądrowego DNA posiadające zdolność wnikania do komórek roślinnych i wbudowywania do ich genomu

informacji genetycznej wywołującej choroby;

retrowirusy, czyli wirusy, których informacja genetyczna zapisana jest na RNA i przepisywana na DNA w

zainfekowanych komórkach;

Sposób przygotowania:

Przed wykonaniem jakichkolwiek prac musimy wyizolować i rozmnożyć gen, który planujemy wprowadzić do modyfikowanego

organizmu. Odczytywanie kolejności par zasad azotowych na cząsteczce DNA nosi nazwę sekwencjonowania. Informacje na

temat poznanych genomów zamieszczane są w powszechnie dostępnych bazach danych. Dzięki temu możliwe jest dobranie

odpowiednich enzymów restrykcyjnych oraz dokładne przewidzenie miejsca, w którym przetną one cząsteczkę DNA. Ważne

jest aby cięcia materiału genetycznego dawcy i biorcy dokonywać za pomocą tego samego rodzaju restryktaz, gdyż umożliwi

to połączenie ze sobą powstałych fragmentów.

Następnie przygotowujemy komórki biorcy. Od ich rodzaju zależeć będzie nasze dalsze postępowanie. Przy dokonywaniu

transformacji komórek roślinnych należy wcześniej usunąć ścianę komórkową, która na ogół uniemożliwia przeniknięcie

obcego DNA do jądra. Komórki zwierzęce oraz mikroorganizmy otoczone są jedynie błoną komórkową, dlatego nie wymagają

takiego zabiegu.

Istnieje wiele sposobów wprowadzania genu do komórki (dokonywania transfekcji).

Metody pośrednie posługują się tak zwanymi wektorami, czyli nośnikami informacji genetycznej posiadającymi naturalną

zdolność wprowadzania swoich genów do obcych komórek. Po wstawieniu odpowiedniego fragmentu DNA do takiej

cząsteczki poddaje się ją inkubacji wraz z komórkami organizmu biorcy.

Istnieją również metody bezpośredniego wprowadzania ganów do komórek. Są one bardziej uniwersalne, gdyż nie wymagają

doboru odpowiedniego wektora. Aby pokonać barierę błony komórkowej wykorzystuje się chemiczne i fizyczne czynniki

zwiększające jej przepuszczalność takie jak prąd elektryczny (elektroporacja) lub glikol polietylenowy (PEG). DNA wprowadza

się również za pomocą maleńkich igieł (mikroiniekcja), armatek genowych, które wstrzeliwują do komórki złote lub wolframowe

pociski opłaszczone genami (mikrowstrzeliwanie, biolistyka) oraz kuleczek błonowych zwanych liposomami, wewnątrz których

zamyka się potrzebne geny.

Bez względu na to, którą metodą się posłużymy powinniśmy sprawdzić jej efektywność zanim zdecydujemy się na

przeprowadzenie dalszych etapów doświadczenia. Identyfikacja transformowanych komórek jest możliwa dzięki wprowadzeniu

do nich dodatkowych genów warunkujących łatwo dające się zidentyfikować cechy, takie jak np. fluorescencja lub wzrost na

podłożu zawierającym antybiotyk lub herbicyd.

Po dokonaniu selekcji namnażamy uzyskane komórki uzyskując z nich w pełni rozwinięty organizm.

etapy transformacji komórek roślinnych i zwierzęcych

Po opanowaniu sztuki manipulacji genami jedynym ograniczeniem pozostaje wyobraźnia. W wielu osobach ten ogrom

możliwości rodzi obawy i nieufność – nieodłącznych towarzyszy każdej wielkiej zmiany. Dlatego zanim założymy fartuch i

zaczniemy tworzyć świat według własnych upodobań, musimy uświadomić sobie, że niektóre połączenia bywają

ciężkostrawne. Zwłaszcza, że póki co, jest to jest kuchnia typowo kawalerska. Nie znaczy to jednak, że mamy zaprzestać

wszelkich prób, gdyż tylko dzięki nim nabierzemy wprawy i pewności niezbędnych do osiągnięcia sukcesu.

przykładowe zastosowanie organizmów transgenicznych

CEL

WPROWADZONA CECHA

PRZYKŁADOWY ORGANIZM

odporność na herbicydy:

kukurydza i soja, modyfikacja typu

RoundupReady; Monsanto; to jedna z

najczęstszych modyfikacji roślin,

warunkuje ona odporność na glifosat,

polepszenie

wartości

użytkowej roślin

ROŚLINY

dzięki genom kodującym enzymy

rozkładające środki chwastobójcze można

stosować herbicydy totalne do

czyli substancję czynną herbicydu

totalnego Roundup;

bawełna odporna na działanie

glifosatu; Bayer BioScience N.V;

selektywnego niszczenia chwastów oraz

obniżyć koszty produkcji (ograniczenie

liczby oprysków, swobodniejszy wybór

terminów);

jabłoń odporna na parch jabłoni

( Venturia inequalis) ; Plant Research

International - Dept. Genetics and

Breeding; choroba powoduje

obniżenie plonowania oraz znaczne

osłabienie drzew, metabolity grzyba

mogą powodować raka u człowieka;

odporność na choroby bakteryjne,

grzybowe i wirusowe:

roślina sama produkuje substancje

chroniące ją przed patogenami;

kukurydza odporna na niektóre

szkodniki z rzędu Lepidoptera, np.

omacnicę prosowiankę ( Ostrinia

nubilalis) , motyla nocnego którego

larwy żerują na kolbach i w łodygach;

Syngenta Seeds SAS;

kukurydza odporna na stonkę

kukurydzianą ( Diabrotica virgifera ),

szkodnika, powodującego ogromne

straty gospodarcze; Monsanto Europe

S.A.;

odporność na szkodniki owadzie:

rośliny stają się toksyczne dla szkodników

dzięki genom toksyny Cry naturalnie

występującej w bakterii Bacillus

thuringiensis - do tej pory stosowanej w

formie oprysków; metoda pozwala na

zwalczanie szkodników przy

jednoczesnym zachowaniu korzystnych

gatunków;

zwiększona tolerancja na stresy

środowiskowe:

ziemniak odporny na stres cieplny;

CSIC;

ryż odporny na stres solny oraz suszę;

IRTA;

możliwość prowadzenia hodowli w

nieprzyjaznych warunkach;

len o zmienionej właściwości włókien,

zwiększonej odporności na choroby

oraz właściwościach

przeciwutleniających; Uniwersytet

Wrocławski;

poprawa cech jakościowych roślin;

kukurydza produkująca w nasionach

lipazę żołądkową lub przeciwciała

monoklonalne RM2 i MR3

wykorzystywane w leczeniu raka;

Meristem Therapeutics;

medycyna ;

produkcja biofarmaceutyków:, przeciwciał,

hormonów, szczepionek

biofabryki, czyli

wykorzystanie

możliwości

produkcyjnych

roślin

rzodkiewnik pospolity, słonecznik,

rzepak i soja wytwarzające

polihydroksyalkalolan (PHA),

wykorzystywany do produkcji plastiku;

Monsanto, ZENECA Seeds;

przemysł;

topola akumulująca metale ciężkie

zanieczyszczające glebę; Albert-

Ludwigs-Universität Freiburg;

ochrona środowiska naturalnego ;

ZWIERZĘTA

produkcja białek o znaczeniu

farmaceutycznym:

kozy produkujące w swoich gruczołach

mlecznych antytrombinę, czyli czynnik

przeciwdziałający zakrzepom; preparat

ATryn; GTC Biotherapeutic;

wykorzystuje się głównie gruczoł mlekowy

ssaków; obniżenie kosztów poprzez

uproszczenie procesu produkcji

medycyna

ksenotransplantacja;

knurek TG 1154 o zniesionej

immunologicznej barierze

międzygatunkowej pomiędzy świnią i

człowiekiem; Balice;

prowadzenie przeszczepów komórek,

tkanek i narządów między różnymi

gatunkami;

krowy z dodatkowymi kopiami genów

odpowiedzialnych za produkcję beta- i

kappa- kazeiny; poprawia to

wydajność produkcji sera; AgResearch

Nowa Zelandia;

mleko;

prosięta Enviropig, których odchody

mogą być użyte jako bezpieczny

nawóz dzięki obniżonej zawartości

fosforu; University of Guelph's;

odchody;

badania na myszach wyjaśniające

podstawy rozwoju niektórych chorób

genetycznych oraz wrodzone

skłonności do cukrzycy, chorób układu

krążenia, nowotworów (Nobel 2007);

nauka o chorobach;

piwowarstwo;

Maturex, preparat enzymatyczny

przyspieszający dojrzewanie piwa;

Novozymes

przemysł

spożywczy

Novamyl L, preparat enzymatyczny

poprawiający jakość chleba i

przedłużający trwałość pieczywa;

Novozymes;

piekarnictwo;

E. coli produkująca słodzik Aspartam

(E951); NutraSweet;

produkcja dodatków do żywności:

E. coli do produkcji żywych,

atenuowanych, szczepionek na

biegunkę podróżnych; Acambis

Research Ltd;

produkcja na dużą skalę, synteza białek,

które wcześniej były uzyskiwane ze

zwierząt eliminuje ryzyko infekcji;

medycyna

MIKROORGANIZMY

bakterie Pseudomonas

wykorzystywane do oceny

zanieczyszczenia herbicydem 2,4-D ;

Sayler;

bakterie E. coli wykrywające toksyczne

związki w wodzie; Kiwa Water

Research;

biosensory ;

w obecności szkodliwego związku

bakterie produkują fluoryzujące białko

ochrona

środowiska

bioremediacja;

E. coli ze zmienionym powinowactwem

do substratu, usuwająca toluen,

benzen i PCB; Kumammru;

wykorzystanie genów odpowiedzialnych

za rozkład substancji ropopochodnych

(gen tod) do usuwania zanieczyszczeń;

biopaliwa;

Trichoderma reesei , grzyb

syntetyzujący celulazy do produkcji

bioetanolu; Novozymes;

powstałe z przetwórstwa produktów

organizmów żywych;

detergenty ;

Daramyl - środek piorący, myjący,

wybielający; Novozymes

aktywne czynniki środków czystości;

autor: Anna Kurcek

Autor: Anna Kurcek

Artykuł pobrano ze strony

eioba.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: