Rośliny transgeniczne
Rośliny transgeniczne
Organizm transgeniczny (in.
organizm GMO)
to organizm, który dzięki
zastosowaniu technik inżynierii genetycznej został
trwale wzbogacony o obce DNA, pochodzące z reguły
od innego gatunku.
Transgen
to gen przeniesiony z jednego
organizmu do drugiego. Zostaje trwale zintegrowany z
genomem biorcy i jest przekazywany komórkom
potomnym.
Zmiana genomu ma na celu nadanie im
pożądanych przez człowieka cech, takich jak:
Odporność na szkodniki, choroby bakteryjne,
wirusowe, grzybicze oraz na herbicydy
Poprawa cech jakościowych
Odporność na stres abiotyczny
Metody wprowadzania transgenów do
komórek:
Wektorowe
Bezwektorowe
Metoda wektorowa
(in. agroinfekcja)
Transgen wprowadzony za pomocą plazmidu Ti (tumor
inducing) lub
Ri (root inducing) – naturalna infekcja roślin przez bakterie
Agrobacterium tumefaciens oraz Agrobacterium rhizogens.
Zawiera nukleoid oraz plazmid Ti lub Ri (Ti w miejscu
uszkodzonej tkanki roślinnej indukuje powstawanie
rakowych narośli, Ri powoduje powstawanie dużej ilości
włośnikowatych korzeni).
W plazmidzie znajduje się fragmet T-DNA, a w nim geny
odpowiedzialne za syntezę auksyn i opin
Jeżeli z plazmidu usunie się geny syntezy opin oraz
onkogeny i zastąpi innym DNA (insertem), to bakteria
przekaże ten gen do rośliny, tak jak robiła to z właściwym
DNA.
Zmodyfikowane (zakażone „zmienionym” szczepem
bakterii) komórki lub fragmenty tkanek, izoluje się i
regeneruje do płodnych roślin transgenicznych.
Rośliny (np. kukurydza) mogą
być transformowane za
pomocą genów wyizolowanych
z bakterii Bacillus
thuringiensis (Bt).
Produkty tych genów – białka
Cry – zawierają jedną lub kilka
δ-endotoksyn,
które są toksyczne dla owadów
i ich larw – powodują
powstawanie otworów w
błonach komórek przewodu
pokarmowego oraz ich
zniszczenie, co doprowadza do
śmierci owada.
Metoda
wektorowa
Metoda bezwektorowa
Polega na bezpośrednim wprowadzeniu DNA do
komórek roślinnych,
pozbawionych uprzednio ściany komórkowej.
Ogólnie metody bezwektorowe dzieli się na fizyczne i
chemiczne.
Elektroporacja –
metoda fizyczna
Wykorzystanie serii impulsów elektrycznych
naruszających strukturę błony
Powstawanie porów w błonie
DNA przenika do wnętrza komórki
Mikrowstrzykiwanie
(in. metoda
biolistyczna)
wykorzystuje mikroskopijne kulki z metali szlachetnych
(np. złota) o średnicy 0,5 - 5 mikrometra. Fragmenty
DNA, które pragnie się wprowadzić do komórek są
opłaszczane na tych kulkach, a następnie wstrzeliwane
do komórek roślinnych.
Używana jest do tego tzw. "armatka genowa" (ang.
particle gun).
Na jeden strzał zużywa się przeciętnie ok. 500 μg
mikronośników, opłaszczonych ok. 1 μg DNA.
Wadą metody jest niska wydajność, wysokie koszty
oraz mogące wystąpić uszkodzenia komórek. Zaletą
jest to, iż komórki nie muszą być pozbawiane ściany
komórkowej.
Zaletą jest natomiast uniwersalność i możliwość
wprowadzenia obcego DNA bezpośrednio do organelli,
np. plastydów.
Metoda PEG –
glikol
polietylenowy powoduje
zwiększenie
przepuszczalności błony
poprzez prowadzenie jej
odwracalnej
dezorganizacji, co
pozwala na wniknięcie
transgenu z nośnikowym
DNA.
Fuzja liposomów –
tworzone
są lipsomy, wewnątrz
których są cząsteczki
DNA. Łączą się one z
protoplastami komórek
roślinnych wprowadzając
do środka DNA.
Mikroiniekcja -
polega na
wprowadzeniu DNA za
pomocą igły
mikromanipulatora,
doświadczenie wykonywanie
jest ręcznie przez człowieka.
Jest to metoda czaso- oraz
pracochłonna.
Cele modyfikacji DNA roślin
Odporność na herbicydy – roślina posiada kopie genu
odpowiedzialnego za wytwarzanie enzymów
rozkładających herbicydy.
Odporność na choroby – zostaje wprowadzony
transgen kodujący hitynazę i glukanazę – enzymy
niszczące ścianę komórkową bakterii i grzybów.
Odporność na owady
Odporność na niekorzystne warunki środowiska –
istnieją m.in. rośliny transgeniczne zdolne do
akumulacji metali ciężkich.
Poprawa cech jakościowych – m.in. odmiana ryżu
charakteryzująca się zwiększoną produkcją beta-
kartotenu, czli prekursora wit. A
Wykorzystanie roślin GMO w
medycynie
Szczepionki jadalne – immunizacja następuje bez kontaktu z
drobnoustrojem lub jego materiałem genetycznym.
Istnieją dwa sposoby otrzymywania szczepionek w roślinach:
Wykorzystanie roślin transgenicznych zawierających we
wszystkich komórkach transgen i syntetyzujących białko
antygenowe. Zjedzenie każdej części rośliny powoduje
immunizację.
Wykorzystanie wirusów roślinnych (np. mozaiki
tytoniowej, mozaiki lucerny), do genomu których zostaje
wprowadzona sekwencja kodująca antygen; w
rekombinowanym wirusie białko antygenowe eksponowane
jest na jego powierzchni – w wyniku namnażania się
wirusa, w komórkach roślinnych powstaje odpowiednia
ilość antygenowego białka związanego z otoczką wirusa.
Szczepionki jadalne
Zalety:
Niski koszt produkcji
Bezpieczeństwo – brak kontaktu z patogenem
Bezbolesny sposób podawania
Przykłady:
ziemniaki produkujące swoiste przeciwciała przeciwko
endotoksynie E. coli, które były wykrywane w ślinie i krwi
immunizowanych osób.
sałata produkująca szczepionkę na wirusowe zapalenie
wątroby
typu B (otrzymana w Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu)
Złoty ryż - wprowadzone geny beta-karotenu; odmiana
powstała w odpowiedzi na problem „kurzej ślepoty” w
krajach azjatyckich, związanej z niedoborem witaminy A.
Uprawa roślin modyfikowanych genetycznie przynosi
wiele korzyści i daje wiele możliwości, jednak istnieje
duże grono przeciwników takich upraw; sugerują oni
szkodliwość upraw transgenicznych względem
środowiska naturalnego oraz konsumentów.
Nie jest też dokładnie znany wpływ GMO na
środowisko.
Największe obawy wzbudza jednak bezpośrednia
szkodliwość produktów GMO względami organizmu
ludzkiego. Uważa się, że białka będące produktami
ekspresji transgenów, mogą modyfikować przebieg
metabolizmu komórek
i prowadzić do powstania związków szkodliwych,
mogących powodować szereg chorób, uczuleń itp.
Do tej pory nie udało się stwierdzić negatywnego
wpływu genetycznie modyfikowanej żywności na
organizm ludzki. Nie udało się tez jednak udowodnić
jej całkowitej nieszkodliwości.
Dziękuję za
uwagę!
Monika Żmigrodzka
gr. 11B