Biotechnologia
Biotechnologia oznacza zastosowanie technologiczne, które używa systemów biologicznych, organizmów żywych lub ich składników, żeby wytwarzać lub modyfikować produkty lub procesy w określonym zastosowaniu.
Świadcznie dóbr i usług z wykorzystaniem organizmów żywych
rolnictwo z przetwórstwem rolnospożywczym
przemysł
farmacja z medycyną i weterynarią
Rodzaje biotechnologii
zielona - rolnictwo spożywcze i niespożywcze
czerwona - służba zdrowia
biała - ochrona środowiska, produkcja przemysłowa
fioletowa - zagadnienia społeczne i prawne
niebieska - biotechnologia wód
Pierwszy produkt biotechnologiczny - insulina 1980
Leczenie cukrzycy
Insulina świńska, bydlęca
Problem z intronami
Chemiczna synteza sekwencji kodującej
Odwrotna transkrypcja (dojrzały m-RNA insuliny --> cDNA --> plazmid --> do bakterii)
Drugim produktem był hormon wzrostu w 1985r.
Leczenie karłowatości 1959r.
Choroba Creutzfelda-Jakoba
GMO (ORGANIZMY ZMODYFIKOWANE GENETYCZNIE)
Organizm niosący obcy gen, w normalnych warunkach nie występujący w tym gatunku, pochodzący od gatunku odległego filogenetycznie.
Metody uzyskania GMO:
Transfekcja z użyciem zrekombinowanych wektorów
Biolistyka
Mikroiniekcja do predjądża --> najczęściej męskiego
Użycie pierwotnych komórek zarodkowych
Klonowanie somatycznez oocytu (usuwa się jądro i wprowadza inne)
Żywność modyfikowana genetycznie
Oporność na szkodniki
Bacillus thuringensis - patogen owadów (toksyna bt)
wprowadzenie genu tej toksyny powoduje odporność roślin
kukurydza oporna na Omacnica prosowiaka
ziemniaki soja, bawełna
Poprawa cech jakościowych
Pomiidory FLAVRSAVR
Pierwszy produkt biotechnologiczny wprowadzony na rynek - 1994r.
Poligalakturonaza (PG) - dojrzewanie pomidorów
Gen PG o odwrotnej orientacji - opóźnienie dojrzewania
Kukurydza LYO38 - dużo lizyny
Złoty ryż
niedobór witaminy A w diecie
złocista barwa
wprowadzony gen B karotenu z żonkila
Zatrzymanie psucia się owoców - zahamowanie syntezy etylenu
Kawa bez kofeiny - wyciszenie ekspresji syntazy teobrominowej
Usunięcie białek alergennych: soja,pszenica, owies, żyto, jęczmień, ryż, orzeszki ziemne
“Zdrowsze” papierosy - 20x mniej nikotyny, 15x mniej subst. Rakotwórczych
modyfikacja trawy - tolerancja na herbicydy, oporność na choroby, szkodniki, temperaturę, suszę
szczepionki dostarczane drogą pokarmową -
mobilizacja ukł. odpornościowego bez kontaktu z patogenem;
10-100x mniejsze koszty;
tolerancja w efekcie długotrwałego przyjmowania białka antygenu
produkcja biofarmaceutyków
glukocerebrozydaza
w chorobie Gaurchera
pozyskuje się je z łożyska (tradycyjnie)
hirudyna
pijawka lekarska
zakrzepice
białko fuzyjne hirudyna-oleozyna
białka klejowe
małże
sklejanie kości
3. Oporność na herbicydy
Rośliny odporne na roundup - Roundup Ready- glifosat,
gen EPSPS- syntaza endopirogronianoszikimiano-3-fosforanu
gen GAT - N-acetylotransferaza gliosfatu
gen GOX - oksydoreduktaza gliosfatu
Tolerancja na glufosynat
Herbicyt Basta
Genem PAT (Streptomyces hygroscopicus)
4. Odporność na choroby
Grzyby z rodzaju Fusarium
wirusy
wirus liściozwoju (PLRV)
wirus Y
wirus pierścieniowej plamistości papai (PRSV)
wirus mozaiki ogórka (CMV)
wirus drobnej plamistości cukinii (ZYMV)
5. Odporność na niekorzystne warunki środowiska
Mróz
Wysoka temp.
Zasolenie
Susza
Zanieczyszczenie środowiska, głównie metalami ciężkimi
6. Biopaliwa
Biodiesel - olej rzepakowy
Bioetanol - fermentacja alkoholowa (zboża, buraki cukrowe)
Wytyczne UE
zwiększenie udziału biopaliw w paliwach do transportu (5% dp 2009r.; 5,75% do 2010r.)
7. Fitoremediacja - rośliny oczyszczające gleby z metali ciężkich np.
Ołów- gorczyca sarepska
Cynk - tobołek polny
Nikiel - tobołek polny
Obecna produkcja roślin GM
Rok 1996 - 1,7mln ha
Rok 2009 - 134 mln ha
Wzrost w roku 2009 wyniósł 7%
Udział krajów Wspólnoty Europejskiej
Rok 1996 - 6 krajów
Rok 2009 - 25 krajów, w tym 6 WE (Hiszpania, Czechy, Rumunia, Portugalia, Słowacja, Polska)
Nowe kraje członkowskie
Burkina Faso - bawełna Bt
Egipt - kukurydza Bt
Boliwia - RR®soja - odporna na herbicydy
Kostaryka - bawełna, soja
Obawy związane z GMO
wpływ na organizmy niedocelowe
presja selekcyjna, pojawienie się superchwastów i superpatogenów
przenoszenie nowych genów na inne rośliny
niekontrolowane rozprzestrzenianie
Zwierzęta modyfikowanie genetycznie:
wykorzystanie naukowe
modele chorób człowieka,
modele do testowania nowych metod leczenia
zmiany jakościowe produktów zwierzęcych
wzrost wydajności i jakości mleka przez wprowadzenie genów białek β- i κ- kazeiny
przyrost i jakość wełny- wełna toksyczna dla moli
przyrost tuszy i polepszenie jakości mięsa
inne modyfikacje
zwiększenie odporoności na choroby i pasożyty np. Wirus ptasiej grypy, priony
polepszenie trawienia i metabolizmu
szybsze romnażanie
zwierzęce bioreaktory
większa wydajność niż przy hodowlach komórek w tradycyjnych bioreaktorach
mleko, mocz, krew, sperma, jaja
zwierzęta jako dawcy organów
najlepszym modelem jest świnia,
cel - zniesienie bariery immunologicznej międzygatunkowej
anytgen Gal - α1,3-galaktozylotransferaza
Przykłady zwierząt modyfikowanych genetycznie:
Królik
krótka ciąża, liczne mioty, niewielkie odstępy między pokoleniami
stężenie białka jest 3x większe niż w mleku krowim
podobieństwo metabolizmu tłuczszowców u człowieka i królika - lipazy wątrobowej, hormony, np. wzrostu
Świnia
poprawa produktywności,
wzmocnienie odporności na choroby
biofarmaceutyki np. ludzka Hb
tworzenie modeli chorób człowieka
ksenotranslantacje
bydło
wysokie koszty otrzymania
krowy wolne od BSE
zwierzęta domowe
koty i psy nie powodują alergii
ryby
wzrost wytrzymałości na niskie temp.
hormon wzrostu
odpormośc na choroby
produkcja ludzkich białek terapeutycznych
monitorowanie środowiska
uzyskiwanie nowych cech u ryb akwariowych
owady
wektory dla patogenów
pszczoły odporne na choroby
jedwabniki produkujące nowe rodzaje przędzy
produkcja leków i szczepionek