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:
ń� zmiana aktywności genów naturalnie występujących wdanym organizmie (knock-out)
ń� wprowadzenie dodatkowych kopii genów naturalnie występujących w danym organizmie
ń� wprowadzenie genu (transgenu) z organizmu innego gatunku
GMM (mikroorganizmy zmodyfikowane gen.) - bakterie, drożdże
Pozyskiwanie GMM (etapy):
ń� izolacja DNA z organizmu dawcy (enzymy restrykcyjne)  wstawienie wyciętego fragmentu
DNA(ligacja) do wektora (plazmidu)
ń� 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:
ń� medycyna (produkcja ludzkich białek, produkcja szczepionek, terapia genowa)
ń� przemysł spożywczy (serowarstwo, gorzelnictwo, celuloza-papier)
ń� ochrona środowiska (bioremediacja toksycznych odpadów)
METODY MODYFIKACJI:
1.Z wykorzystaniem wektora:
ń� wektorem są rośliny z rodziny Rhizobium
ń� bakteria ta posiada plazmidy i odpowiada za powstawanie narośli w łodygach roślin
ń� 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
ń� elektroporacja
ń� mikrowstrzeliwanie
ń� z użyciem PEG
ń� fuzja lizosomów
ń� mikroiniekcja
CELE POZYSKIWANIA ROŚLIN GMO:
1. Badawcze
2. Praktyczne  ulepszanie roślin hodowlanych:
ń� tolerancja herbicytów
ń� przedłużenie trwałości owoców
ń� usuwanie składników antyżywieniowych
ń� modyfikazje fotosyntezy
ń� produkcja białek innych substancji dla przemysłu farmaceutycznego
ń� modyfikacja roślin ozdobnych
ń� odporność na patogeny
ń� odporność na szkodniki  wprowadzenie genu Bt z bakterii glebowej, kodująca białko Cry,
toksyczna dla owadów
ZWIERZ
TA GMO
ń� często chorują, są bezpłodne (nie przekazują nowych cech)
Cele modyfikacji:
1. Naukowe
2. Praktyczne:
ń� bioreaktory  produkcja białek, hormonów, przeciwciał dla przemysłu farmaceutycznego
ń� szybszy wzrost
ń� dawcy narządów do ksenotransplantacji
ń� 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:
ń� wektory retro-wirusowe
ń� mikroiniekcja DNA
ń� komórka linii zarodkowej
ZAGROŻENIA DLA ŚRODOWISKA NAT:
ń� przeniesienie genów do organizmów dziko żyjących
ń� wpływ na naturalne ekosystemy  ograniczenie bioróżnorodności
ń� 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 CZA
OWIEKA
grzyby mikoryzowe, b.azotowe, patogeny i endofity (mikroorganizmy)
pasożyty, półpasożyty
MIKORYZA
ń� 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
ń� ektomikoryza  liczne drzewa strefy umiarkowanej, drzewa rosnące na glebach kwaśnych;
grzyb tworzy mufkę (sieć Hartiga), strzępki nie przechodzą przez ściany kom
ń� 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:
ń� grzyby zwiększają absorpcję substancji przez rośliny
ń� grzyby chronią przed patogenami, same zaś wykorzystują roślinne cukry jako z
ródło energii
ń� rośliny mikoryzowe stają się bardziej konkurencyjne
ń� grzyby ektomik mogą tworzyć anastomozy
SYMBIOZA Z BAKTERIAMI AZOTOWYMI:
ń� sukces ewolucyjny roślin motylkowych
ń� wzbogaca glebę w azot wykorzystywany przez inne rośliny
PRZEBIEG INFEKCJI(symbiozy)
ń� włośniki rośliny wydzielają CHEMOATRAKTANTY przyciągające bakterie do korzenia
rośliny (noduliny)
ń� akumulacja na powierzchni włośnika -> bakterie wydzielają substancję Nod (wywołuje
deformację włośników i indukuje podziały kom rośliny)
ń� bakterie przyłączają się do włośników(nić infekcyjna)
ń� komórki pobudzone do podziałów; wytworzenie brodawki korzeniowej (połączonej z
systemem waskularnym rośliny. Bakterie w brodawce  bakteroidy
GRZYBY:
ń� zdolność rozkładu polimerów; patogeny, endofity (grzyby żyjące wew roślin bez
wywoływania objawów chorobowych)roślin
ń� zarodniki patogenów kiełkują na powierzchni liści lub w miejscu zranienia rośliny, wnikają
do wnętrza tworząc strzępki, formując grzybnię przerastają cała roślinę
BAKTERIE, MYKOPLAZMY, WIRUSY, L
GNIAKI
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:
ń� kutykula
ń� związki chemiczne  np. saponiny
ń� ekspresja genów obronnych do ataku patogenu (odkładanie ligniny lub kalozy w
zainfekowanym miejscu; powstawanie zmian nekrotycznych  odcinanie martwego
fragmentu; synteza fitoaleksyn)
ń� nabyta odporność po przechorowanej infekcji
PASOŻYTY ROŚLINNE, SAPROFITY
ń� 60% pasożytuje na korzeniach, 40% na łodygach
ń� zwykle rośliny zielne
ń� ssawki(haustoria)
Saprofity:
ń� rozkład materii organicznej poprzez grzyby mikoryzowe
Allelopatie:
ń� wzajemne biochemiczne oddziaływanie roślin
ń� wydzielanie przez rośliny donorów( kolina, fitoncydy, antybiotyki), które modyfikują
rozwój i wzrost roślin(akceptorów)
ń� wysokie stężenie stymuluje, niskie hamuje
ń� skutek działania: opóz
nienie wzrostu i rozwoju roślin
MECHANIZMY OBRONY ROŚLIN:
ń� mechaniczne- kolce, ciernie, włoski parzące, kutykula, nalot woskowy, żywica, gruba
sklerenchyma wokół wiązek przewodzących
ń� substancje chemiczne zawierające smak: krzemionka, szczawian wapnia, żywice
ń� związki lotne wabiące drapieżników żerujących na szkodnikach roślinnych
ń� inhibitory trawienia  lignina, taminy, inhibitory proteaz
ń� 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
ń� flawonoidy (flawony, antocyjany)
ń� kumarynowce
ń� antrachinony
ń� karotenoidy
ń� saponiny
ń� 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 ZIÓA
: 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 ZIÓA
: 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
ń� Maceracja:w temp pokojowej 1 cz ziół:20 H20 lub alko 12h
ń� Perkolacja: do trucizn, temp pokojowa, za pomocą specjalnego płynu
ń� Dygestia: temp wyższa niż pokojowa
ROŚLINY MIODODAJNE: spadz
(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 spadz
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 z
renice; 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 z
renicę 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 z
renicy 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
z
renic; 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 � 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 z
ródłem 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).