GMO
Biotechnologia – techniczne zastosowania wykorzystujące systemy biologiczne, ich produkty lub
pochodne na skalę przemysłową
Inżynieria genetyczna – dział biotechnologii. Ingeruje w mat DNA organizmu
GMO – organizm zmodyfikowany genetycznie. DNA organizmu zmienione w sposób zachodzący
nienaturalnie
Rodzaje modyfikacji:



zmiana aktywności genów naturalnie występujących wdanym organizmie (knock-out)

 wprowadzenie dodatkowych kopii genów naturalnie występujących w danym organizmie
 wprowadzenie genu (transgenu) z organizmu innego gatunku

GMM (mikroorganizmy zmodyfikowane gen.) - bakterie, drożdże
Pozyskiwanie GMM (etapy):

 izolacja DNA z organizmu dawcy (enzymy restrykcyjne) – wstawienie wyciętego fragmentu

DNA(ligacja) do wektora (plazmidu)



bezpośrednio przeniesienie (bez wektora) za pomocą CaI2 albo metodą elektroporacji

Elektroporacja – metoda stos w transf drobnoustrojów pozwalająca uzyskać zwiększoną
przepuszczalność błon biologicznych poprzez działanie pola elektromagnetycznego na mieszaninę
zawierającą DNA i komórki przeznaczone do transf poddaje się działaniu pola elektrycznego. Pod
wpływem impulsu elektrycznego kom pobiera DNA z roztworu.
ZASTOSOWANIA:



medycyna (produkcja ludzkich białek, produkcja szczepionek, terapia genowa)



przemysł spożywczy (serowarstwo, gorzelnictwo, celuloza-papier)



ochrona środowiska (bioremediacja toksycznych odpadów)

METODY MODYFIKACJI:
1.Z wykorzystaniem wektora:



wektorem są rośliny z rodziny Rhizobium



bakteria ta posiada plazmidy i odpowiada za powstawanie narośli w łodygach roślin



infekując roślinę wbudowuje w genom gospodarza fragment swojego DNA zawarty w
plazmidzie, odpowiedzialny za rozwój narośli

2.Bez wektora – bezpośrednie wprowadzenie fragmentu DNA do jądra komórki. Nadaję się do
mod roślin jednoliściennych. Często konieczne uprzednie pozbawienie kom ściany i wprowadzenie
materiału bezpośrednio do protoplastu

 elektroporacja
 mikrowstrzeliwanie


z użyciem PEG



fuzja lizosomów

 mikroiniekcja

CELE POZYSKIWANIA ROŚLIN GMO:

1. Badawcze
2. Praktyczne – ulepszanie roślin hodowlanych:


tolerancja herbicytów



przedłużenie trwałości owoców



usuwanie składników antyżywieniowych

 modyfikazje fotosyntezy
 produkcja białek innych substancji dla przemysłu farmaceutycznego


modyfikacja roślin ozdobnych



odporność na patogeny



odporność na szkodniki – wprowadzenie genu Bt z bakterii glebowej, kodująca białko Cry,
toksyczna dla owadów

ZWIERZĘTA GMO



często chorują, są bezpłodne (nie przekazują nowych cech)

Cele modyfikacji:

1. Naukowe
2. Praktyczne:
 bioreaktory – produkcja białek, hormonów, przeciwciał dla przemysłu farmaceutycznego
 szybszy wzrost


dawcy narządów do ksenotransplantacji



zwierzęta towarzyszące – antyalergiczne koty, ryby Glo-fish (fluorescencyjne)

Modyfikacja GMO – polega na wprowadzeniu transgenu do zapłodnionego jaja lub kom na
wczesnym etapie rozwoju embrionalnego, zarodek jest następnie wszczepiony do macicy.
Metody:

 wektory retro-wirusowe
 mikroiniekcja DNA


komórka linii zarodkowej

ZAGROŻENIA DLA ŚRODOWISKA NAT:



przeniesienie genów do organizmów dziko żyjących



wpływ na naturalne ekosystemy – ograniczenie bioróżnorodności



zagrożenia dla zdrowia konsumentów (alergie, interakcja genów z kom konsumenta, skutki
długofalowe)

Aspekty socjoekonomiczne: zdominowanie rynku przez wielkie korporacje, ograniczenie dostępu
nowych technologii dla krajów ubogich, przemiany obszarów wiejskich, aspekty religijne
Zabrania się wprowadzania organizmów GMO do parków narodowych
Aspekty ekonomiczne pozyskiwania GMO: koszty są wysokie (badania, drogie nasiona,
utylizacja), wymierne zyski (produkcja bioplastików, zmniejszenie użycia herbicydów, możliwość
upraw w miejscach wcześniej niedostępnych, uproszczenie metod produkcji, wyższe ceny leków)
Fitoremediacja – technika oczyszczania środowiska. Wykorzystuje zdolności niektórych gatunków
roślin do akumulacji substancji zanieczyszczających lub do ich degradacji. (fitoekstrakcja,
fitostabilizacja, fitodegradacja, fitowolatilizacja, rizofiltracja)
MIKROORGANIZMY, WYKORZYSTANIE ROŚLIN PRZEZ CZŁOWIEKA
grzyby mikoryzowe, b.azotowe, patogeny i endofity (mikroorganizmy)
pasożyty, półpasożyty
MIKORYZA

 endomikoryza (wewnętrzna) – większość roślin zielnych i drzew trop, strzępki grzyba

wnikają przez ścianę do wnętrza kom tworząc skręconą masę wewnętrzną kom (arbuskula),
błona kom zachowana, tworzy wpuklenia

 ektomikoryza – liczne drzewa strefy umiarkowanej, drzewa rosnące na glebach kwaśnych;

grzyb tworzy mufkę (sieć Hartiga), strzępki nie przechodzą przez ściany kom

 ektendomikoryza – storczykowate, wrzosowate; obecna mufka i strzępki penetrujące ścianę

kom

Niektóre gatunki grzybów mogą tworzyć ekto- lub endomikoryzy w zależności od zainfekowanego
gatunku rośliny
Zależności GRZYB-ROŚLINA w mikoryzie:



grzyby zwiększają absorpcję substancji przez rośliny



grzyby chronią przed patogenami, same zaś wykorzystują roślinne cukry jako źródło energii



rośliny mikoryzowe stają się bardziej konkurencyjne



grzyby ektomik mogą tworzyć anastomozy

SYMBIOZA Z BAKTERIAMI AZOTOWYMI:



sukces ewolucyjny roślin motylkowych



wzbogaca glebę w azot wykorzystywany przez inne rośliny

PRZEBIEG INFEKCJI(symbiozy)



włośniki rośliny wydzielają

CHEMOATRAKTANTY

przyciągające bakterie do korzenia

rośliny (noduliny)

 akumulacja na powierzchni włośnika -> bakterie wydzielają substancję Nod (wywołuje

deformację włośników i indukuje podziały kom rośliny)



bakterie przyłączają się do włośników(nić infekcyjna)



komórki pobudzone do podziałów; wytworzenie brodawki korzeniowej (połączonej z
systemem waskularnym rośliny. Bakterie w brodawce – bakteroidy

GRZYBY:



zdolność rozkładu polimerów; patogeny, endofity (grzyby żyjące wew roślin bez
wywoływania objawów chorobowych)roślin



zarodniki patogenów kiełkują na powierzchni liści lub w miejscu zranienia rośliny, wnikają
do wnętrza tworząc strzępki, formując grzybnię przerastają cała roślinę

BAKTERIE, MYKOPLAZMY, WIRUSY, LĘGNIAKI
bakterie infekujące rośliny – głównie pałeczki i nitkowate
fitoplazmy – podobne do mykoplazm, atakują rośliny, przenoszone przez owady, infekują człony
rurek sitowych
wirusy – wywołują mozaiki, przenoszone przez wektory
lęgniaki(grzyby lęgniowe) – zaraza ziemniaczana; patogeny wysoce destruktywne

MECHANIZMY OBRONY ROŚLIN PRZED PATOGENAMI:

 kutykula
 związki chemiczne – np. saponiny


ekspresja genów obronnych do ataku patogenu (odkładanie ligniny lub kalozy w
zainfekowanym miejscu; powstawanie zmian nekrotycznych – odcinanie martwego
fragmentu; synteza fitoaleksyn)



nabyta odporność po przechorowanej infekcji

PASOŻYTY ROŚLINNE, SAPROFITY



60% pasożytuje na korzeniach, 40% na łodygach



zwykle rośliny zielne

 ssawki(haustoria)

Saprofity:



rozkład materii organicznej poprzez grzyby mikoryzowe

Allelopatie:



wzajemne biochemiczne oddziaływanie roślin



wydzielanie przez rośliny donorów( kolina, fitoncydy, antybiotyki), które modyfikują
rozwój i wzrost roślin(akceptorów)



wysokie stężenie stymuluje, niskie hamuje



skutek działania: opóźnienie wzrostu i rozwoju roślin

MECHANIZMY OBRONY ROŚLIN:

 mechaniczne- kolce, ciernie, włoski parzące, kutykula, nalot woskowy, żywica, gruba

sklerenchyma wokół wiązek przewodzących

 substancje chemiczne zawierające smak: krzemionka, szczawian wapnia, żywice
 związki lotne wabiące drapieżników żerujących na szkodnikach roślinnych
 inhibitory trawienia – lignina, taminy, inhibitory proteaz


zmniejszenie zawartości metabolitów podstawowych – cukrów, aminokwasów

ROŚLINNE SUBSTANCJE CZYNNE:
Farmakognozja – dziedzina wiedzy zajmująca się badaniem substancji czynnych roślinnych

1.Glikozydy:zwiazki glikanów z aglikanami. Wytwarzane w liściach, gromadzone w organach

 flawonoidy (flawony, antocyjany)
 kumarynowce
 antrachinony
 karotenoidy
 saponiny
 gorycze

2.Garbniki (hydrolizujące, niehydrolizujące; wytwarzane w tkance miękiszowej; tanina)

3.Alkaloidy (azotowe związki zasadowe; morfina, narkotyna, opiumowe, kodeina, sporyszowe)
4.olejki eteryczne – mieszanina węglowodanów aromatycznych i alifatycznych
5.śluzy – substancje koloidalne
6.pektyny – występujące w blaszce środkowej ścian komórkowych; r-ry koloidalne
7.związki działające podobnie do fitohormonów zwierzęcych – insulinopodobne, goitrogeny,
roślinne estrogeny
8.fitoncydy – czosnek, cebula; związki lotne

Toksyczność roślin zależy od: warunków klimatycznych, glebowych, geog; wieku rośliny; organu
roślinnego. Zatrucie roś toksycznymi zależy od: spożytej dawki, drogi wprowadzenia, gat
wrażliwości zwierzęcia, indywidualnej wrażliwości na dawkę

Szalej jadowity, cykuta: ciała czynne(cykutotoksyna – głównie w kłączach); działanie toksyczne:
nadpobudliwość ruchowa, silne drgawki, wymioty, zaburzenia oddychania, porażenie, śmierć
Pokrzyk, wilcza jagoda: ciała czynne(alkaloidy-skopolamina, atropina); działanie: zaburzenia
widzenia, słuchu, niepokój, przyspieszona akcja serca
Lulek czarny: ciała czynne(alkaloidy-hioscyjamina, atropina, skopolamina); działanie:
halucynogenne, pobudzenie ruchowe, porażenie ośrodka oddechowego)
Bieluń dziędzierzawa: ciała czynne(alkaloidy- hioscyjanina, skopolamina); działanie:
halucynogenny, zaburzenia pracy serca, drgawki, poronienia
Rumianek: ciała czynne( olejki eteryczne; flawonoidy: apigenina, luteolina, kwercetyna, 7-
glukozydy;kumarynowe:umbeliferon i herniaryna); działanie: przeciwzapalne na błony śluzowe i
skórę, antyalergiczne, żółciotwórcze, uspokajające, wiatropędne, rozkurczowe; rośnie jako chwast
polny przy drogach i nieużytkach
Skrzyp polny: ciała czynne(flawonoidy, kwasy organiczne, saponiny, fitosterole i garbniki, sole
mineralne-krzemionka); działanie: leczenie krwotoków z narządów wewnętrznych i chorób dróg
moczowych, wzmacnia włosy i paznokcie, przeciwzapalne i przeciwbakteryjne, moczopędne)
Babka jajowata: ciała czynne(cukry, olejki, śluzy, fitosterole, aukubina oraz alkaloidy); działanie:
w leczeniu zaparć i biegunek; b jajowata naturalnie występuje w Hiszpanii, na Wyspach
Kanaryjskich i w południowo-zachodniej Azji. Uprawiana jest głównie w Indiach, USA i Brazylii.
Bagno zwyczajne: ciała czynne(olejki eteryczne, flawonoidy, alkaloidy, garbniki, arbutyna);
działanie: odurzające, poraża układ nerwowy, silnie trujący); Występuje na terenach podmokłych,
zacienionych i zakwaszonych
Mak polny: ciała czynne(antocyjan – mekocyjanina oraz związki śluzowe, papaweryna, readyna);
działanie: trawa zachwaszczona makiem powoduje zatrucie bydła, makówka jest trująca, senność,
nudności
Cis pospolity: ciała czynne: taksyna; działanie:

spadek

ciśnienia krwi, zaburzenia rytmu

serca, migotanie komór, a nawet śmierć
PODSTAWOWE ZASADY ZBIORU ZIÓŁ: tylko rośliny zdrowe, nieuszkodzone, rozwinięte;
każdy gatunek oddzielnie do papierowych toreb lub koszyków; tylko podczas suchej pogody wraz z
szybkim suszeniem
Zasady uprawy roślin leczniczych: dobór właściwych gatunków; uwzględnienie ekologii(gleba,
klimat, nawożenie, zabiegi); optymalny termin i sposób zbioru, właściwy sposób suszenia; możliwe
szybkie przygotowanie surowca leczniczego; unikanie chemicznych śr ochrony roślin
Rozmnażanie roślin leczniczych: nasiona, kłącza, sadzonki, rozłogi, cebule, bulwy

Hydroponika: bezglebowa uprawa roślin na pożywkach wodnych; uprawa sztuczna w szklarniach;
Szczególnie przydatna do uprawy warzyw i kwiatów. W porównaniu z uprawą ziemną korzyści z
uprawy hydroponicznej to:



możliwość zakładania upraw na terenach nieprzydatnych pod uprawę ziemną, np. na

terenach suchych



brak ograniczeń w zakresie zmianowania roślin – można uprawiać po sobie dowolne rośliny,

w tym również w monokulturze, ponieważ nie występuje zjawisko zmęczenia gleby



wyższe plony, dzięki gęstszemu siewowi oraz szybszemu wzrostowi i rozwojowi roślin



niższe skażenie produktów z uwagi na niestosowanie pestycydów oraz niepobieranie z

gleby metali ciężkich



możliwość przesunięcia kwitnienia i owocowania poza normalny sezon



wyeliminowanie niektórych ciężkich prac ręcznych (wymiana ziemi, kopanie, motyczenie i

in.)



oszczędność wody

PREPARATY Z ZIÓŁ: ziółka, napary(1cz ziół:10 cz H20), odwary(najpierw zalewane zimną
wodą), wyciągi(wytrawiane wodą lub eterem), nalewki, octy arom, wina lecznicze, oleje lecznicze,
wody aromatyczne, syropy, zastrzyki, proszki, pigułki, tabletki, czopki, mazidła, maści, plastry i
mydła lecznicze.
Wytrawianie surowców roślinnych – na zimno lub gorąco; ciała czynne przechodzą do r-ru



Maceracja:w temp pokojowej 1 cz ziół:20 H20 lub alko 12h

 Perkolacja: do trucizn, temp pokojowa, za pomocą specjalnego płynu


Dygestia: temp wyższa niż pokojowa

ROŚLINY MIODODAJNE:

spadź(

rosa miodowa; na igłach i gał świerka, modrzewia, jodły oraz

liście buku, lipy; skład:soki roślinne),

nektar

,

pyłek(

obnóża pyłkowe-zlepki pyłków za zew str

goleni 3 pary odnóży pszczoły), pierzga(pyłek kwiatowy, zebrany przez pszczoły, upakowany w
komórki plastra z dodatkiem miodu)
WYTWARZANIE MIODU: nektar i spadź zbierane przez pszczoły dojrzewają w plastrze
(przemiany chemiczne); sacharoza pod wpływem enzymów pszczelich i kw mrówkowego
rozkładana jest do cukrów prostych, a ich mieszanina to miód.


ALKALOIDY TROPANOWE

-

estry alkoholi

tropanowych z

kwasami aromatycznymi lub

alifatycznymi.



Atropina - stosowana jako lek rozkurczowy i środek rozszerzający źrenice; w małych

dawkach pobudza korę mózgową, a także działa negatywnie na układ

pozapiramidowy i ośrodek wymiotny, w dużych dawkach wywołuje tzw. "śpiączkę
atropinową" (dawna metoda leczenia chorób psychicznych).



Hioscyjamina - znosi wpływ nerwu błędnego na serce,hamuje gruczoły wydzielnicze

w przewodzie pokarmowym oraz gruczoły potowe i ślinowe, rozszerza naczynia krwionośne
skóry (uwolnienie histaminy), rozszerza źrenicę i podnosi ciśnienie śródgałkowe na długi okres,
blokując receptory muskarynowe (dlatego nie może być stosowana w przypadkach jaskry),

powoduje problemy z oddawaniem moczu.W dawkach wyższych od terapeutycznych działa
porażająco na obwodowy układ nerwowy oraz powoduje początkowo pobudzenie
psychoruchowe, potem zmęczenie, zaczerwienienie skóry, tachykardię, przyspieszenie oddechu,
dezorientację, niepokój, realistyczne omamy wzrokowe i słuchowe, stany delirium, śpiączkę.



Skopolamina - Już w małych dawkach powoduje uspokojenie, senność i otępienie. W

większych powoduje stany delirium z bólem oraz ze znacznym rozszerzeniem źrenicy i
paraliżem mięśni oka. Wykazuje działanie przeciwwymiotne, przeciwkonwulsyjne. Stosowana
także przed zabiegami operacyjnymi, aby zapobiegać arytmii serca pod narkozą. Jest substancją
silnie toksyczną, przedawkowanie może skutkować majaczeniem, dezorientacją,
halucynacjami, paraliżem i śmiercią. W połączeniu z morfiną powoduje stan "półsnu" oraz
amnezję.



Kokaina - Hamuje wychwyt

zwrotny noradrenaliny przez neurony ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego.

Powoduje to: silny skurcz naczyń krwionośnych i wzrost ciśnienia tętniczego; rozszerzenie
źrenic; rozkurcz mięśniówki oskrzeli; zahamowanie perystaltyki przewodu pokarmowego;
zahamowanie wydzielania śliny przez gruczoły ślinowe. Hamuje wychwyt zwrotny dopaminy,

co powoduje: w mniejszych dawkach – pobudzenie psychoruchowe, uczucie euforii, omamy; w
większych – depresja ośrodka oddechowego w pniu mózgu; pobudzenie receptorów β na
obwodzie, co wywołuje: dodatni efekt chronotropowy, dromotropowy i inotropowy na serce, a
co za tym idzie, wzrost ciśnienia tętniczego i zaburzenia rytmu serca, prowadzące do takich
chorób jak: miażdżyca; choroba wieńcowa; niewydolność mięśnia sercowego; nadczynność

tarczycy.



Surowce zawierające te alkaloidy: pokrzyk wilcza jagoda, lulek czarny, bieluń

KAROTENOIDY – grupa organicznych związków chemicznych, węglowodory nienasycone o
szczególnej budowie, żółte, czerwone, pomarańczowe i różowe barwniki roślinne, występujące
w chloroplastach i chromatoforach. Karotenoidy należą do naturalnychprzeciwutleniaczy.
Karotenoidy należą do prekursorów witaminy A i są głównym dietetycznym źródłem tej witaminy
u człowieka. W przewodzie pokarmowym powstaje retinal, który następnie jest przekształcany
do retinolu. Jedną z funkcji karotenoidów jest zabezpieczanie przed reaktywnymi

formami tlenu powstających podczas fotosyntezy (aktywność przeciwutleniająca).