GMO od kuchni.pdf

GMO od kuchni

Wejdmykuchennymidrwiamidowiatanaukiipopatrmynaukowcomnarcebydo-

wiediećiwjakipoóbotrymujeitajemniceGMO.

Zamieszczono 11/01/2011

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 dezok-

syrybonukleinowy). Cząsteczki te są nośnikami informacji genetycznej i stanowią matryce dla syntetyzowa-

nych białek. Każda komórka posiada więc zaszyfrowaną informację o budowie wszystkich białek znajdują-

cych 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 so-

sy, 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 sta-

nie 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 organi-

zmy te są na tyle daleko spokrewnione, że nie mogą mieć wspólnego potomstwa. Powróćmy do naszej ku-

chennej analogii i załóżmy, że omawiana uprzednio jadłodajnia jest pizzerią, czyli należy do rodzaju z ro-

dziny 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 posłu-

gują się jednym językiem. Poza bliźniętami jednojajowymi, każdy osobnik posiada wyjątkowy zestaw ge-

nów. Tak samo jedno danie zamówione w dwóch różnych lokalach może smakować zupełnie inaczej. Kon-

kurencja na rynku zmusza bowiem kucharzy do ciągłego ulepszania swoich wyrobów. Tylko najlepiej przy-

stosowani 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 płcio-

wo tak ważną rolę odgrywa dobór odpowiedniego partnera. Jako nosiciel połowy genów wspólnego potom-

stwa 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 krzyżo-

wanie 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 moż-

liwość manipulacji komórkowymi procesami odpowiedzialnymi za przekazywanie cech następnym pokole-

niom. Posiadając dostateczną wiedzę można przestać korzystać z książki kucharskiej matki natury i zacząć

tworzyć własne, niepowtarzalne kombinacje: wpływać na aktywność genów oraz wprowadzać do organi-

zmów 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 – wyiolowanygenwarunkującypożądanąprenacech

 organizm poddawany modyfikacji – adokładniejjegopojedyncekomórki

 geny selekcyjne (markerowe) – warunkująodpornoćnaantybiotykilubherbicydy

 genyreporterowe(wiualiujące)– powodująyntebarwnika



restryktazy – enymynaywanenożycamiinżynieriigenetycnejktóreroponająitnąpecyicneekwen-

cjeDNpowtałewtenpoóbwolnekońcenicimożnadopaowaćdoinnychcątecekDNpoddanych

podobnemu zabiegowi;

ligaza DNA – enymktóryklejapociteragmentyDNtworącpomidynimiodpowiedniewiąania

chemiczne;



wektor – wprowadapożądanegenydokomórki

o wektor plazmidowy, wyizolowany z Agrobacterium tumefaciens lub Agrobacterium rhizogenes ; kuli-

tecąteckipoajądrowegoDNpoiadającedolnoćwnikaniadokomórekrolinnychiwbudo-

wywania do ich genomuinormacjigenetycnejwywołującejchoroby

o retrowiruycyliwiruyktórychinormacjagenetycnaapianajetnaRNiprepiywananaDN

wainekowanychkomórkach



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 do-

stępnych 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 po-

łączenie 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 posiadają-

cymi 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 (elektropo-

racja) lub glikol polietylenowy (PEG). DNA wprowadza się również za pomocą maleńkich igieł (mikroin-

iekcja), armatek genowych, które wstrzeliwują do komórki złote lub wolframowe pociski opłaszczone ge-

nami (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

PRZYKŁADOWY ORGA-

NIZM

CEL

WPROWADZONA CECHA



kukurydza i soja, modyfi-

kacja typu RoundupReady;

Monsanto; to jedna z naj-

ctychmodyikacji ro-

linwarunkujeonaod-

pornoćnaglioatcyli

odporność na herbicydy:

ROŚLINY

polepszenie war-

tości użytkowej

roślin

dzięki genom kodującym enzy-

my rozkładające środki chwa-

stobójcze można stosować her-

bicydy totalne do selektywnego

niszczenia chwastów oraz obni-

żyć koszty produkcji (ograni-

czenie liczby oprysków, swo-

bodniejszy wybór terminów);

ubtancjcynnąherbi-

cydu totalnego Roundup;

 bawełnaodpornanadia-

łanieglioatuBayerBio-

Science N.V;

 jabłońodpornanaparch

jabłoni ( Venturia inequal-

is) ; Plant Research Interna-

tional - Dept. Genetics and

Breeding; choroba powo-

dujeobniżenie plonowania

oranacneołabienie

drzew, metabolity grzyba

mogąpowodowaćrakau

cłowieka;

odporność na choroby bakte-

ryjne, grzybowe i wirusowe:

roślina sama produkuje substan-

cje chroniące ją przed patoge-

nami;

kukurydza odporna na

niektórekodnikirdu

Lepidopteranpomacnic

proowiank( Ostrinia nu-

bilalis) , motyla nocnego

któregolarwyżerująna

kolbachiwłodygachSyn-

genta Seeds SAS;



odporność na szkodniki owa-

dzie:

rośliny stają się toksyczne dla

szkodników dzięki genom tok-

syny Cry naturalnie występują-

cej w bakterii Bacillus thurin-

giensis - do tej pory stosowanej

w formie oprysków; metoda

pozwala na zwalczanie szkodni-

ków przy jednoczesnym zacho-

waniu korzystnych gatunków;



kukurydza odporna na

tonkkukurydianą( Dia-

brotica virgifera ), szkodni-

kapowodującegoogrom-

ne straty gospodarcze;

Monsanto Europe S.A.;

zwiększona tolerancja na stre-

sy środowiskowe:

 ziemniak odporny na stres

cieplny; CSIC;

 ryżodpornynatreolny

orauIRT

możliwość prowadzenia hodow-

li w nieprzyjaznych warunkach;

 lenomienionejwłaci-

wociwłókienwiko-

nejodpornocinachoroby

orawłaciwociachpre-

ciwutleniającychUniwer-

ytetWrocławki

poprawa cech jakościowych

roślin;

kukurydza produkującaw

naionachlipażołądko-

wąlubpreciwciałamo-

noklonalne RM2 i MR3

wykorzystywane w lecze-

niu raka; Meristem Thera-

peutics;



medycyna ;

biofabryki, czyli

wykorzystanie

możliwości pro-

dukcyjnych ro-

ślin

produkcja biofarmaceutyków:,

przeciwciał, hormonów, szcze-

pionek

rzodkiewnik pospolity,

łonecnikrepakioja

wytwarającepolihydrok-

syalkalolan (PHA), wyko-



przemysł;

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: