1

mgr Magdalena Marszałek

Modyfikacje genetyczne na przykładzie

mikroorganizmów i roślin.

2

Sekcja

WPROWADZENIE

Zarówno mikroorganizmy jak i rośliny dzięki rozwojowi nauk

genetycznych współcześnie niejednokrotnie zostają poddane wielu

modyfikacjom, celem ich wydajniejszego i bardziej efektywniejszego
wykorzystania przez człowieka. Ze względu na swoją różnorodność a

także olbrzymią liczebność, obydwie grupy mają także ogromne

znaczenie jak i duży wpływ na naturalne środowisko przyrodnicze.

Proponuję następujący porządek lekcji:

1.

GMM - ogólna charakterystyka.

2. Przykłady modyfikacji mikroorganizmów.
3. GMP - ogólna charakterystyka.

4. Przykłady modyfikacji wśród roślin.

5. Areały upraw.
6. Podsumowanie.

3

Sekcja

1. GMM - ogólna charakterystyka.

GMM (z j. ang. Genetically Modifited Microorganisms)

to inaczej genetycznie

zmodyfikowane mikroorganizmy, które uzyskuje się dzięki najnowszym

osiągnięciom z zakresu inżynierii genetycznej. Celem tych zabiegów jest
uzyskanie nowych cech, pożądanych przez człowieka, głównie u bakterii i

drożdży.

Transgen zazwyczaj przenoszony zostaje tu metodą wektorową przy
użyciu bakteriofagów lub plazmidów.

Największe znaczenie GMM aktualnie mają w przemyśle (produkcja

enzymów), medycynie i ochronie środowiska (rozkład zanieczyszczeń).

■

Bakteriofag – wirus atakujący wyłącznie komórki bakterii

■

Plazmid – koliste fragmenty DNA występujące u bakterii, które mają

zdolność samopowielania i ekspresji

4

Sekcja

2. Przykłady modyfikacji mikroorganizmów.

Wśród GMM powszechne spotykane są bakterie ze szczepu Eschericha coli.

Jednym z przykładów na ich modyfikacje jest wszczepienie im ludzkiego genu, kodującego

hormon wzrostu – somatotropinę, który do niedawna można było uzyskiwać jedynie z

przysadki mózgowej zwłok. Jednak zarówno mała ilość pozyskiwanego tą drogą hormonu jak

i jego niska jakość wynikająca z zanieczyszczenia substancji wirusami – uniemożliwiały

stosowanie go w medycynie na szeroką skalę.

Innym przykładem modyfikacji E.coli jest wstrzyknięcie ludzkiego genu kodującego insulinę-

białka regulującego poziom cukru we krwi wytwarzanego w trzustce. Insulina, powszechnie

stosowana przy cukrzycy pozyskana nową metodą, pozwoliła cukrzykom na uniknięcie

stanów alergicznych występujących po zażyciu jej zwierzęcego zamiennika.

Równie dużą rolę w medycynie odgrywają współcześnie zmodyfikowane komórki drożdży

Saccharomyces cerevisiae.

Dzięki zaaplikowaniu im genu wirusa HBV – wywołującego ostre zapalenie wątroby typu B,

możliwe było masowe uzyskanie szczepionki przeciwko temu schorzeniu.

Inny przykład na modyfikację drożdży stanowi wstrzyknięcie im genu pochodzącego od

pijawek, który jest odpowiedzialny za produkcję hirudyny – wykorzystywanej od wieków w

leczeniu chorób układu krążenia.

Hirudyna uzyskiwana w zwiększonych ilościach umożliwia produkcję różnych preparatów

przeciwzakrzepowych.

5

Sekcja

3. GMP - ogólna charakterystyka.

GMP (z j. ang. Genetically Modifited Plants)- to skrót określający zmodyfikowane

genetycznie rośliny ogrodowe i uprawne. Celem modyfikacji, podobnie jak w

przypadku GMM, jest pozyskanie nowych cech, które w istotny sposób wpływają

na podwyższenie ich jakości z punktu widzenia człowieka.

Ze względu na specyficzną budowę komórkową roślin, które posiadają ścianę,

zazwyczaj przeniesienie transgenu odbywa się bezwektorowo – na zasadzie tzw.

działka genetycznego gdzie wykorzystywane są drobne kulki złota lub wolframu

otaczające DNA, które na zasadzie mikroiniekcji, przy odpowiednio dużej

prędkości, umożliwiają niejako wstrzelenie obcego genu.

W metodzie wektorowej, która również jest stosowana, wykorzystuje się

specyficzny rodzaj bakterii (zazwyczaj Agrobacterium tumefaciens), które to

infekują komórki roślinne, w ten sposób umożliwiając wprowadzenie transgenu.

Największe znaczenie GMP, jak się można spodziewać, mają w rolnictwie jednak

są przypadki, gdzie poprzez dodatkową produkcję białek wykorzystywane są także

w medycynie.

6

Sekcja

Najpowszechniejsze modyfikacje związane są z:

■

Zwiększeniem odporności roślin uprawnych na

herbicydy czyli środki chwastobójcze

■

Zwiększeniem odporności roślin na choroby

wirusowe, bakteryjne jak i grzyby

■

Zwiększeniem odporności na działanie

szkodników

■

Zwiększeniem odporności na działanie

niekorzystnych czynników środowiskowych

takich jak mróz, susza czy nadmierne zasolenie

■

Zwiększeniem wydajności w produkcji

niektórych białek (np. pozyskiwanie albumin ze

zmodyfikowanych odmian niektórych

ziemniaków)

■

Podniesieniem walorów smakowych i

odżywczych

■

Wydłużeniem terminu trwałości

■

Zwiększeniem walorów estetycznych

4 Przykłady modyfikacji wśród roślin.

Pierwszej modyfikacji dokonano

na tytoniu stosunkowo dawno

bo w roku 1984. Od tego czasu

modyfikacjom

zostało

poddanych wiele innych różnych

roślin uprawnych,

hodowlanych jak i ozdobnych.

7

Sekcja

5. Areały upraw.

W drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych rozpoczęto masową uprawę roślin transgenicznych.

Początkowo włączyło się w to sześć państw a całkowity areał upraw wynosił 1,7 mln

hektarów. Już w roku 2010 GMP zajmowały ok. 10% całkowitej powierzchni upraw na całym

świecie i ciągle obserwuje się tendencję wzrostową w tym zakresie.

Najwięcej, bo przeszło 50% całości upraw, stanowi zmodyfikowana soja, w dalszej kolejności

kukurydza (31%), bawełna (14%), rzepak (5%) a także ryż, lucerna, kabaczek i papaja.

Do państw w których upraw GMP jest najwięcej zaliczamy obecnie m.in. USA, Brazylię,

Argentynę, Indię oraz Kanadę. W Europie stosunkowo duże tego typu uprawy ma Hiszpania i

Rumunia ale także, chociaż w mniejszym wymiarze, Portugalia, Francja, Niemcy, Czechy i

Słowacja. W Polsce, głównie ze względu na koszty, GMP nie są jeszcze powszechne.

8

Sekcja

PODSUMOWANIE

Jak

widać

prace

z

zakresu

modyfikacji

genetycznych

organizmów są obecnie bardzo

popularne.

W

dużej

mierze

związane jest to z równoległym

rozwojem samej genetyki, która

stale bada i analizuje kolejne

sekwencje nukleotydów.

Szybki

rozwój

tych

dziedzin

sprawia, że ludzie w co raz

szerszym zakresie mogą korzystać

z dobrodziejstw nauki. Niebagatelne

znaczenie jakie GMM mają w

medycynie jest na to doskonałym

przykładem. Z kolei ciągła poprawa

jakości upraw dają szansę na

docelową skuteczną walkę z głodem

na świecie.

Zapamiętaj najważniejsze:

GMM

GMP