1
mgr Magdalena Marszałek
Modyfikacje genetyczne na przykładzie
mikroorganizmów i roślin.
1
mgr Magdalena Marszałek
Modyfikacje genetyczne na przykładzie
mikroorganizmów i roślin.
2
Sekcja
WPROWADZENIE
Zarówno mikroorganizmy jak i rośliny dzięki rozwojowi nauk
genetycznych współcześnie niejednokrotnie zostają poddane wielu
modyfikacjom, celem ich wydajniejszego i bardziej efektywniejszego
wykorzystania przez człowieka. Ze względu na swoją różnorodność a
także olbrzymią liczebność, obydwie grupy mają także ogromne
znaczenie jak i duży wpływ na naturalne środowisko przyrodnicze.
Proponuję następujący porządek lekcji:
1.
GMM - ogólna charakterystyka.
2. Przykłady modyfikacji mikroorganizmów.
3. GMP - ogólna charakterystyka.
4. Przykłady modyfikacji wśród roślin.
5. Areały upraw.
6. Podsumowanie.
3
Sekcja
1. GMM - ogólna charakterystyka.
GMM (z j. ang. Genetically Modifited Microorganisms)
to inaczej genetycznie
zmodyfikowane mikroorganizmy, które uzyskuje się dzięki najnowszym
osiągnięciom z zakresu inżynierii genetycznej. Celem tych zabiegów jest
uzyskanie nowych cech, pożądanych przez człowieka, głównie u bakterii i
drożdży.
Transgen zazwyczaj przenoszony zostaje tu metodą wektorową przy
użyciu bakteriofagów lub plazmidów.
Największe znaczenie GMM aktualnie mają w przemyśle (produkcja
enzymów), medycynie i ochronie środowiska (rozkład zanieczyszczeń).
■
Bakteriofag – wirus atakujący wyłącznie komórki bakterii
■
Plazmid – koliste fragmenty DNA występujące u bakterii, które mają
zdolność samopowielania i ekspresji
4
Sekcja
2. Przykłady modyfikacji mikroorganizmów.
Wśród GMM powszechne spotykane są bakterie ze szczepu Eschericha coli.
Jednym z przykładów na ich modyfikacje jest wszczepienie im ludzkiego genu, kodującego
hormon wzrostu – somatotropinę, który do niedawna można było uzyskiwać jedynie z
przysadki mózgowej zwłok. Jednak zarówno mała ilość pozyskiwanego tą drogą hormonu jak
i jego niska jakość wynikająca z zanieczyszczenia substancji wirusami – uniemożliwiały
stosowanie go w medycynie na szeroką skalę.
Innym przykładem modyfikacji E.coli jest wstrzyknięcie ludzkiego genu kodującego insulinę-
białka regulującego poziom cukru we krwi wytwarzanego w trzustce. Insulina, powszechnie
stosowana przy cukrzycy pozyskana nową metodą, pozwoliła cukrzykom na uniknięcie
stanów alergicznych występujących po zażyciu jej zwierzęcego zamiennika.
Równie dużą rolę w medycynie odgrywają współcześnie zmodyfikowane komórki drożdży
Saccharomyces cerevisiae.
Dzięki zaaplikowaniu im genu wirusa HBV – wywołującego ostre zapalenie wątroby typu B,
możliwe było masowe uzyskanie szczepionki przeciwko temu schorzeniu.
Inny przykład na modyfikację drożdży stanowi wstrzyknięcie im genu pochodzącego od
pijawek, który jest odpowiedzialny za produkcję hirudyny – wykorzystywanej od wieków w
leczeniu chorób układu krążenia.
Hirudyna uzyskiwana w zwiększonych ilościach umożliwia produkcję różnych preparatów
przeciwzakrzepowych.
5
Sekcja
3. GMP - ogólna charakterystyka.
GMP (z j. ang. Genetically Modifited Plants)- to skrót określający zmodyfikowane
genetycznie rośliny ogrodowe i uprawne. Celem modyfikacji, podobnie jak w
przypadku GMM, jest pozyskanie nowych cech, które w istotny sposób wpływają
na podwyższenie ich jakości z punktu widzenia człowieka.
Ze względu na specyficzną budowę komórkową roślin, które posiadają ścianę,
zazwyczaj przeniesienie transgenu odbywa się bezwektorowo – na zasadzie tzw.
działka genetycznego gdzie wykorzystywane są drobne kulki złota lub wolframu
otaczające DNA, które na zasadzie mikroiniekcji, przy odpowiednio dużej
prędkości, umożliwiają niejako wstrzelenie obcego genu.
W metodzie wektorowej, która również jest stosowana, wykorzystuje się
specyficzny rodzaj bakterii (zazwyczaj Agrobacterium tumefaciens), które to
infekują komórki roślinne, w ten sposób umożliwiając wprowadzenie transgenu.
Największe znaczenie GMP, jak się można spodziewać, mają w rolnictwie jednak
są przypadki, gdzie poprzez dodatkową produkcję białek wykorzystywane są także
w medycynie.
6
Sekcja
Najpowszechniejsze modyfikacje związane są z:
■
Zwiększeniem odporności roślin uprawnych na
herbicydy czyli środki chwastobójcze
■
Zwiększeniem odporności roślin na choroby
wirusowe, bakteryjne jak i grzyby
■
Zwiększeniem odporności na działanie
szkodników
■
Zwiększeniem odporności na działanie
niekorzystnych czynników środowiskowych
takich jak mróz, susza czy nadmierne zasolenie
■
Zwiększeniem wydajności w produkcji
niektórych białek (np. pozyskiwanie albumin ze
zmodyfikowanych odmian niektórych
ziemniaków)
■
Podniesieniem walorów smakowych i
odżywczych
■
Wydłużeniem terminu trwałości
■
Zwiększeniem walorów estetycznych
4 Przykłady modyfikacji wśród roślin.
Pierwszej modyfikacji dokonano
na tytoniu stosunkowo dawno
bo w roku 1984. Od tego czasu
modyfikacjom
zostało
poddanych wiele innych różnych
roślin uprawnych,
hodowlanych jak i ozdobnych.
7
Sekcja
5. Areały upraw.
W drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych rozpoczęto masową uprawę roślin transgenicznych.
Początkowo włączyło się w to sześć państw a całkowity areał upraw wynosił 1,7 mln
hektarów. Już w roku 2010 GMP zajmowały ok. 10% całkowitej powierzchni upraw na całym
świecie i ciągle obserwuje się tendencję wzrostową w tym zakresie.
Najwięcej, bo przeszło 50% całości upraw, stanowi zmodyfikowana soja, w dalszej kolejności
kukurydza (31%), bawełna (14%), rzepak (5%) a także ryż, lucerna, kabaczek i papaja.
Do państw w których upraw GMP jest najwięcej zaliczamy obecnie m.in. USA, Brazylię,
Argentynę, Indię oraz Kanadę. W Europie stosunkowo duże tego typu uprawy ma Hiszpania i
Rumunia ale także, chociaż w mniejszym wymiarze, Portugalia, Francja, Niemcy, Czechy i
Słowacja. W Polsce, głównie ze względu na koszty, GMP nie są jeszcze powszechne.
8
Sekcja
PODSUMOWANIE
Jak
widać
prace
z
zakresu
modyfikacji
genetycznych
organizmów są obecnie bardzo
popularne.
W
dużej
mierze
związane jest to z równoległym
rozwojem samej genetyki, która
stale bada i analizuje kolejne
sekwencje nukleotydów.
Szybki
rozwój
tych
dziedzin
sprawia, że ludzie w co raz
szerszym zakresie mogą korzystać
z dobrodziejstw nauki. Niebagatelne
znaczenie jakie GMM mają w
medycynie jest na to doskonałym
przykładem. Z kolei ciągła poprawa
jakości upraw dają szansę na
docelową skuteczną walkę z głodem
na świecie.
Zapamiętaj najważniejsze:
GMM
GMP