wykład 3.doc

(51 KB) Pobierz
Biotechnologia roślin

wykład 3 10.03.2006               Biotechnologia roślin

 

Biotechnologia – wykorzystanie organizmów żywych dla potrzeb człowieka (np. produkcji)

Thomas Farchild (Anglia XIX w.)

kwiat – hybryda - podstawa dla większości roślin znanych z ogrodów botanicznych (np. tulipany)

krzyżował swoja odmianę dzikiej rośliny dla pochodnych – ozdobnych roślin

Luther Burbank (pocz XX w)

pionier eksperymentów genetycznychświadomie krzyżował różne odmiany genetyczne roślin wykorzystywanych w rolnictwie (śliwki, jagody, ziemniaki, brzoskwinie, prunes – śliwki na śliwowicę)

Już starożytni krzyżowali gatunki, żeby mieć jak najwięcej żywności – np. poszukując roślin, które produkują więcej ziarna

Teozynta (teosinte) – dzika kukurydza – dużo mniejsza niż współczesna, otrzymana w wyniku

 

Krzyżowanie tradycyjne a inżynieria genetyczna:

Krzyżowanie tradycyjne – przy wprowadzaniu pożądanego genu przekazywany jest też szereg genów towarzyszących

Biotechnologia roślin – tak jak w tradycyjnej następuje przekazywanie genu, ale jest on wyizolowany i tylko ten gen jest wbudowywany w DNA biorcy; nie wprowadzamy genów towarzyszących; nowa odmiana posiada tylko 1 nowy gen.

W tradycyjny sposób zyskujemy więcej pomyłek, szkód

Biotechnologia roślin – proces bardzo precyzyjny, w którym przy technikach inżynierii genetycznej uzyskujemy nowe odmiany roślin

Definicje pokazują znikome różnice, a jeśli już takie wskazują są one na korzyść biotechnologii w porównaniu z tradycyjnym krzyżowaniem

 

Produkty biotechnologiczne na rynku:

Ziemniaki, papaja, pomidory, słodka kukurydza, buraki cukrowe, squash (odmiana modyfikowana dyni), soja (62% światowego rynku biotechnologicznego 2005), bawełna (12%), kukurydza (21%), kanola (5%, roślina paszowa)

4 kraje mają 99% światowego udziału w roślinnej produkcji biotechnologicznej: USA (66%), Kanada (6%), Argentyna (23%), Chiny (4%)

w Polsce głównie rzepak – olej rzepakowy dla przemysłu spożywczego i samochodowego

Zalety żywności biotechnologicznejwięcej jedzenia, lepsze jedzenie, lepsze dla środowiska naturalnego (mniej pestycyw, które są niezdrowe i drogie, więc też zysk ekonomiczny)

Rośliny BT(geny z Bacillus thuringiensis):

kartofle BT – oporność na stonki

Kukurydza BT - $125 mln zysku w pierwszym roku stosowania zamiast tradycyjnych roślin

Bawełna - BT $102 mln dodatkowego wpływu

Soja - $1bilion

Pomarańcze odporne na raka pomarańczy

Słodkie kartofle oporne na choroby wirusowe

Banany oporne na choroby

 

Perspektywyrozwój w krajach rozwijających się i coraz szerzej wprowadzane w rozwiniętych

Przy spodziewanym wzroście populacji (głównie  Azji i Afryki) potrzeba dużo więcej żywności

 

 

Wirusy

zastosowanie  - bakteriofagi biorące udział w transdukcji, mapowaniu genetycznym

ilość bakterii na ziemi 1030

bakterie mogą być nieszkodliwe, ale i chorobotwórcze à antybiotyki - w 1954r wyprodukowano w USA (najwiekszy producent antybiotykow)600 ton antybiotyków, w 2003r. - 15000 ton

 

antybiotyki dostają się do środowiska

nadużywanie antybiotyków (często bierzemy antybiotyki na choroby wirusowe – bez sensu)

prowadzi to do powstania bakterii opornych na antybiotyki

E coli - do lat 90tych nie stwierdzano opornych na antybiotyki, w latach 1990-93 już 23% było opornych na antybiotyki

Ok. 2 mln ludzi w USA umiera rocznie w wyniku chorób wywołanych przez bakterie oporne na antybiotyki

 

1896 – odkryto zdolności antybakteryjne (zostającą po filtrowaniu, znikającą po gotowaniu) wód Gangesu

Twort – lekarz pracujący w Indiach na wodzie z Gangesu, opracował metody hodowli wirusów (na żółtku z jajka), odkrywca bakteriofagów

Felix D’Herelle – wytwarzał whisky z syropu klonowego, trunki z bananów, właściciel fabryki czekolady, poszukiwacz złota, odkrył biegunkę szarańczy (spowodowana przez wirusy atakujące bakterie trawiące celulozę w jelitach szarańczy), wymyślił nazwę „bakteriofag”, jego książka o fagachBacteriophage”

Bakteriofagwewnątrzkomórkowy pasożyt bakterii zdolny do reprodukcji, ale pozbawiony własnego metabolizmu

nie mogą syntetyzować związków drobnocząsteczkowych, pobierać ani syntetyzować energii

genom faga – zawiera informacje o enzymach czynnych w replikacji jego kwasów nukleinowych i informacje o strukturze własnych białek

cechy: swoistość względem gospodarza – gatunku, ale też np. specyficzne co do typu płciowego bakterii; pola receptorowe rozpoznawane przez bakteriofaga na powierzchni LPSu na powierzchni błony zewnętrznej bakterii (LPS + białka OMP)

komórki bakteryjne bronią się przed wirusami/wnikającym DNAsystem RM (restrykcja i modyfikacja) enzymy restrykcyjne i metylacja DNA (DNA własne nierozpoznawalne przez enzymy restrykcyjne)

zmiana swoistości faga co do gospodarza poprzez mutacje – zmiana receptorów fagowych lub zdolności adsorpcji

[Na zmienionych receptorach – przełamuje barierę oporności bakterii

Lizogenia tym samym lub spokrewnionym fagiem] à to chyba spisane ze slajdu ale nie wiem o co chodzi, coś o zmianie swoistości i atakowaniu bakterii przez fagi

 

Liczba fagów na ziemi 1031 (10 razy więcej niż bakterii)

 

Różne formy „morfologiczne” fagówrożne stopnie złożoności

Główka otoczona otoczką białkową, płaszcze białkowe, ogonek przez który bakteriofag wstrzykuje DNA do bakterii

W środku faga – DNA lub RNA

 

Fazy cykl życiowego:               wegetatywna – wewnątrz komórki

spoczynkowa – w formie wirionu

 

cykl lityczny / lizogenny

 

po dostaniu się do komórki – autokataliza - od razu powstaje natychmiast wiele 60-70 cząsteczek DNA fagowego (głównie w cyklu litycznym)

- heterokataliza -  wzorzec dla białek

na 80 cząsteczek DNA fagowego powstaje 20 fagów (proces nie jest w 100% wydajny)

 

Zastosowanie w biotechnologii:

Terapia fagowa – żeby zastąpić antybiotyki (w paru przypadkach się udało)

Bruynoyhe & Marsin - pierwsze udane próby - 1921 wyleczenie wywołanych przez gronkowca choroby skóry

D’Helelle – leczył różne choroby fagami (czerwonkę, cholerę, dżumę, tyfus, infekcje skórne, choroby zwierzęce)

kiedyś w Polsce leczenie zakażeń Shigella

W Gruzji od 1920 bakteriofagami sterylizuje się pomieszczenia operacyjne (dużo lepsze niż antybiotykami, bo nie prowadzi do powstawania bakterii antybiotykoopornych), także leczenie zakażeń powierzchniowych i pooparzeniowych

 

W Polsce zastosowanie bakteriofagów do sterylizacji głównie we Wrocławiu. Leczenie chorób:

              czerwonka, biegunka, zakażenie krwi, zapalenie opon mózgowych, owrzodzenia i zakażenia bakteryjne skóry, infekcje pooperacyjne, oparzenia

 

MRSA (methicillin-resistant Staphylococcus aureus) – poważne infekcje szpitalne; udało się wyizolować faga (Wielka Brytania); są opatrunki fagowe przeciw MRSA

Mann - jako pierwszy wykazał...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin