Wykład 2 Biotechnologia
GMO
[wycięty wstęp o "nowej biologii"]
Pozytywy
udoskonalanie odmiany roślin uprawnych (żadna z uprawianych roślin nie występuje w naturalnym środowisku).
Zieloną rewolucję w Indiach (ratunek dla milionów ludzi od śmierci głodowej) dzięki uzyskanej przez Normana Borlauga odmiany pszenicy „Meksykanki” (pokojowa Nagroda Nobla 1970)
300 mln Amerykanów i wiele milionów ludzi w Azji i w Europie (z Polską włącznie) spożywa odmiany GMO soi i kukurydzy bez skutków ubocznych
Wprowadzenie do roślinnych GMO genu toksyny bakteryjnej Bacillus thuringensis - uzyskanie oporności na owady bez szkody dla ludzi i środowiska
złoty ryż wzbogacony w witaminę A (ochrona przed ślepotą)
uprawa roślin GMO - średnio o 20% tańsza, niż roślin niemodyfikowanych (szczególnie znacznie przy produkcji biopaliw (np. z rzepaku) na dużą skalę min. Rolnictw Marek Sawicki ma opóźnić wejście w życie ustawy o zakazie wprowadzania na polski rynek pasz z GMO i karmienia nimi zwierząt - zakaz do 12 sierpnia 2008 r, tak by obowiązywała od 1 stycznia 2012.
Ustawa nie jest zgodna z prawem wspólnotowym UE. Komisja UE zagroziła Polsce poznaniem nas przed Europejski Trybunał Sprawiedliwości
Trybunał prawdopodobnie nakaże wycofanie ustawy, a za każdy dzień zwłoki z wypełnieniem jego poleceń Polsce groziło nawet do 260 tys. euro dziennie kary.
Społeczne i prawne aspekty rozwoju biotechnologii
biotechnologia początku XXI wieku;
ogromny postęp w badaniach naukowych
wytworzenie licznych, innowacyjnych produktów, technologi i usług
coraz bardziej zaawansowane badania przedmiotem aktywnej i burzliwej debaty społecznej
zastosowania biotechnologii: produkcja leków, liczne procesy przemysłowe, rolnictwo budzi kontrowersje społeczeństwa, które nieświadome zalet płynących z wykorzystania zaawansowanych biotechnologii, doszukuje się groźnych dla zdrowia i życia konsekwencji
debata o biotechnologii: dotyczyła i nadal dotyczy głównie zagrożeń wynikających z jej rozwoju. Zdobycie zaufania społecznego wymaga czasu i bardzo intensywnych działań twórców i propagatorów postępu biotechnologicznego.
Szczepionki najnowszej generacji - wybiera się szczepy bakteryjne niepatogenne, które nikomu nie szkodzą. Są tam całe zestawy genów. Żyją w glebie i nigdy nie miały nic wspólnego z działalnością chorobotwórczą. Np. Escherichia coli - E. Coli H12 - podstawowy model genetyczny służy do stwarzania różnych pochodnych, które mogą być wykorzystane w biotechnologii. Są liczne prace, które pozwalają wykorzystać E. Coli jako wektor wywołujący odporność przeciwko dowolnej chorobie. Taką bakterią jest również Bacillus subtilis - laseczka gram+. Kiedyś nazywana była laseczką sienną. Bardzo popularna w glebie.
Wprowadzono gen do B. subtilis, który sprawił, że zaczyna atakować komórki eukariotyczne... ale nie jest w stanie zrobić krzywdy organizmowi. Gen ten może być genem białka wirusa grypy. Okaże się.. że organizm nabierze oporności na wirusa grypy.
Biotechnologia biała - ogromny potencjał aplikacyjny, którego wykorzystanie w przemyśle nie ogranicza się do zmiany sposobu wytwarzania, czy też ulepszania już istniejących produktów lecz umożliwia także tworzenie produktów zupełnie nowych
Biotechnologia przemysłowa (oparta na bioprocesach)
specyficzne chemikalia, chiralne prekursory farmaceutyków, antybiotyki, witaminy, składniki żywności i pasz, środki zapachowe i smakowe, kosmetyki,detergenty, biopolimery i środki spożywcze
Przemysłowe procesy biotechnologicznego. Bardzo szybki rozwój i obecnie konkurencja dla metod tradycyjnych. Na świecie stosowane na szeroką skalę w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym.
Agrobiotechnologia - dział, który dotyczy roślin, rolnictwa (biotechnologia zielona)
Zwiększenie udziału roślin w gospodarce
Polska powinna być szczególnie zainteresowana rozwojem agrobiotechnologii, ze względu na istotne miejsca rolnictwa w gospodarce
Biologia molekularna i technologia rekombinowanego DNA oraz technologi przeciwciał monoklonalnych.
Produkcja nowoczesnych leków w skali przemysłowej w Polsce.
Zasadnicze uwarunkowania rozwoju biotechnologii można sformułować następująco:
inicjacja i wspieranie dialogu społecznego oraz pozyskiwanie akceptacji społecznej dla innowacyjnej technologii
zagwarantowanie finansowania gwarantującego elementarne zabezpieczenie minimalnych potrzeb i rozwoju
ulgi i zwolnienia podatkowe oraz pomoc organizacyjna i prawda, zwłaszcza dla małych, powstających firm (największy potencjał jest ukryty w środowisku akademickim, które generalnie jest bardzo źle przygotowywane do podejmowania aktywności komercyjnej).
Usprawnienie systemu ochrony własności intelektualnej
rozwinięcie działania w zakresie komunikacji społecznej.
Ustawy, które powstały
O rolnictwie ekologicznym - 22.06.2001
O żywności i żywieniu - 2.06.2001
O GMO - rygory na używanie GMO. Każde laboratorium musiało mieć instrukcję pracy. Musiały powstać pomieszczenia, gdzie można wykonywać pewne czynności. Na moc tej ustawy spisano wszystkie szczepy bakterii i drożdży + zmodyfikowane zwierzątka i roślinki - wszystkie, jakie istnieją w kraju.
Przywileje konsumenta:
przywilejem jest otrzymywanie informacji od producenta o charakterystyce produktów. Konieczne znakowanie produktów biotechnologii
Zakres informacji charakteryzujących GMO musi dotyczyć i obejmować
charakterystykę organizmów transgenicznych ze szczególnym uwzględnieniem wprowadzonych zmodyfikowanych lub wyłączonych sekwencji kwasów nukleinowych
charakterystykę zamierzonych zastosowań
charakterystykę środowiska, w którym będą realizowane zamierzone działania
interakcje środowiskowe oraz między organizmami.
Lista potencjalnych zagrożeń
niekontrolowany transfer stosowanych wektorów
nadprodukcja substancji alergennych - jeżeli ktoś jest uczulony na daną substancję, to dany produkt może powodować zwiększoną odpowiedź immunologiczną.
podwyższoną przeżywalność
zwiększone rozmnażanie zmodyfikowanych organizmów.
Jednakże te potencjalne zagrożenia mogą być stwierdzone i usunięte. Na etapie laboratoryjnym można dokonać kontroli i eliminacji błędnego konstruktu.
Horyzontalny transfer genów - przy udziale transpozonów i innych wektorów genetycznych geny mogą skakać między organizmami (polega na stabilnym przeniesieniu informacji genetycznej z jednego organizmu do drugiego, gdzie przekazane geny podlegają utrwaleniu w genomie). W ten sposób postępowała naturalna ewolucja w świecie mikrobów.
Żarcie genetycznie zmodyfikowane jest genetycznie zmodyfikowane, gdy zawiera >0.9%
Mikroby w biotechnologii
będziemy omawiać: bakterie, wirusy, grzyby
Wirusy w biotechnologii używane są o tyle, o ile potrzebne są produkty, które mogą wytwarzać wirusy - enzymy, polimerazy. Odwrotna transkryptaza to enzym pochodzenia wirusowego.
Ważnym zastosowaniem wirusów są próby związane z wykorzystaniem wirusów w medycynie.
Bakteriofagi - pasożyty bakterii.
Ilość bakteriofagów zależy od bakterii. Bakterii na Ziemi jest 1030.
W 1954 roku w USA wyprodukowane 600 ton antybiotyków.
W 2003 roku wyprodukowano 15 000 ton antybiotyków.
W USA wypisuje się rocznie 100 milionów recept na antybiotyki - 50% z nich wypisanych niepotrzebnie - syndrom „Dobrego Doktora”.
Antybiotyki zabijają bakterie, a nie wirusy... a połowa naszych schorzeń spowodowana przez wirusy. Na te choroby te antybiotyki nie działają. Mogą być podawane antybiotyki osłonowe, ale po tym, kiedy jest następny etap choroby i bakterie niszczą nasz organizm.
W latach 1983-1990 nie obserwowano opornych szczepów E. Coli - na co dzień żyje w kiszce i wywarza nam witaminy. Są odmiany E. Coli, które są patogenne - ta E. coli jest np. uropatogenna. U dzieci mogą powodować biegunki.
Są to zwykle bakterie z plazmidami z genem na hemolizę.
E. coli żyją na nabłonku układu moczowego, powoduje krwawy mocz. Pomiędzy 1983-1990 nie obserwowano opornych szczepów E. coli. Pomiędzy 1990-1990 - 28%
W tym czasie ilość pacjentów używających antybiotyki wzrosła z 1.4% do 45%.
2 miliony osób zostaje zakażonych w USA przez antybiotykooporne szczepy bakterii 13,3 tysięcy z nich umiera.
Hankin w 1896 wykazał, że woda pochodząca z rzeki Gankes i Jumna w Indiach posiada zdolności antybakteryjne po przesączeniu przez filtry nie przepuszczające bakterii. Aktywność ta znika po zagotowaniu.
Frederick W. Twort:
doktor medycyny
superintendent w instytucie Brown
opracował metody hodowli wirusów w sztucznych podłożach
nigdy nie otrzymał żadnego grantu naukowego
odkrywca bakteriofagów.
Felix D'Herelle - następny spec od wirusów:
Kanadyjczyk pracownik Instytutu Pasteura
mikrobiolog samouk
opracował procedurę produkcji whisky z syropu klonowego i z nadwyżek produkowanych bananów
odkrywca bakteriofagów
wymyślił nazwę bakteriofagi (pomimo tego, że nie "jedzą" nazwa pozostała).
1920 - pierwsza 300-stronnicowa książka „The Bacteriophage”, w której przedstawia swoje badania.
łysinki fagowe
Indukujemy profaga światłem UV. Rozpocznie cykl lityczny, który polega na tym, że będzie lizował bakterie i powstaną łysinki.
Co to jest fag?
Wewnątrzkomórkowe pasożyty bakterii zdolne do reprodukcji, ale w odróżnieniu od wszystkich innych organizmów pozbawione własnego metabolizmu
nie mogą syntetyzować związków drobnocząsteczkowych, nie mogą syntetyzować ani pobierać energii
genom faga zawiera informację tylko o enzymach czynnych w replikacji jego kwasów nukleinowych i informacje o strukturze własnych białek
cykl lityczny - fag osiada, łączy się z polem receptorowym - np. lipopolisacharydy, kombinacje z białkami zewnętrznymi komórek, fag wnika do środka. Fag produkuje enzym, np. fag lambda produkuje lizozym.
Lizozym po strawieniu komórki na powierzchni ściany komórkowej w postaci mureiny otwiera sobie miejsce i następuje etap strzykawki molekularnej.
Kurczy się nóżka bakteriofaga i DNA się wstrzykuje.
LOSY DNA
Może albo się powielać - liza żywiciela - cykl lityczny.
Ale również bakteriofag może wbudować się do genomu żywiciela, przejść w stadium profaga i pozostać tam na długo. Cykl lizogenny.
Biotechnologia, wykład II, strona 4