Wykonał: Krzysztof Kliszewski IIIc

Transkrypt

1 Wykonał: Krzysztof Kliszewski IIIc

2 Organizmy zmodyfikowane genetycznie Organizmy zmodyfikowane genetycznie w skrócie GMO (ang. Genetically Modified Organisms) to organizmy, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka. Używa się też nazwy: Organizm Transgeniczny zawierający przenoszony gen wtedy tzw. transgen. Według art. 3 ustawy z dnia 22 czerwca 2001 r. o organizmach genetycznie zmodyfikowanych GMO to organizm inny niż organizm człowieka, w którym materiał genetyczny został zmieniony w sposób nie zachodzący w warunkach naturalnych wskutek krzyżowania lub naturalnej rekombinacji.

3 Organizmy zmodyfikowane genetycznie Główne zastosowania modyfikacji: zmodyfikowane mikroorganizmy są używane do produkcji pewnych substancji chemicznych, takich jak np. insulina modyfikowanie roślin pozwala dodać/wzmocnić cechy zwiększające opłacalność produkcji. Modyfikacje genetyczne budzące najwięcej kontrowersji to przeważnie wprowadzenie genów pochodzących z innych gatunków, które nadają modyfikowanemu organizmowi pożądaną cechę, nie występującą u niego naturalnie.

4 Organizmy zmodyfikowane genetycznie Modyfikacje, jakim podlegają organizmy można podzielić na trzy grupy: zmieniona zostaje aktywność genów naturalnie występujących w danym organizmie do organizmu wprowadzone zostają dodatkowe kopie jego własnych genów wprowadzany gen pochodzi z organizmu innego gatunku (organizmy transgeniczne)

5 Modyfikacje genetyczne w biologii i medycynie Organizmy transgeniczne mają szerokie zastosowania w badaniach współczesnej biologii i medycyny molekularnej, między innymi w badaniach nad rakiem, chorobami dziedzicznymi, chorobami zakaźnymi oraz w badaniach nad mechanizmami rozwoju (tzw. modele transgeniczne). Przykłady organizmów transgenicznych w medycynie: Mysi model białaczki

6 Modyfikacje genetyczne w rolnictwie Modyfikacje roślin uprawnych polegają przede wszystkim na wprowadzeniu lub usunięciu z nich określonych genów. Modyfikacje mają przede wszystkim na celu: zwiększenie odporności na herbicydy i szkodniki, zwiększenie odporności na infekcje wirusowe, bakteryjne i grzybowe, przedłużenie trwałości owoców, poprawę składu kwasów tłuszczowych oraz aminokwasów białek, zwiększenie zawartości suchej masy, zmianę zawartości węglowodanów, karotenoidów i witamin, usunięcie składników antyżywieniowych toksyn, związków utrudniających przyswajanie składników, związków które podczas obróbki kulinarnej ulegają reakcjom chemicznym wytwarzając toksyny, zwiększając np. zawartość nutraceutyków, czyli substancji niezbędnych dla zdrowia,

7 Modyfikacje genetyczne w rolnictwie Na świecie najczęściej modyfikowanymi roślinami są: kukurydza, pomidory, soja zwyczajna, ziemniaki, bawełna, melony, tytoń. W Europie najczęściej modyfikuje się: kukurydzę, rzepak, buraki cukrowe, ziemniaki. Kraje produkujące najwięcej GMO to w kolejności: USA, Argentyna, Kanada, Brazylia, Chiny, RPA. Przykłady organizmów transgenicznych w rolnictwie: transgeniczne pomidory o przedłużonej trwałości (obecnie nie ma dostępnych na rynku) transgeniczne rośliny tytoniu, odporne na herbicydy soja transgeniczna odporna na działanie glifosatu

8 Pomidor transgeniczny Flavr Savr - pierwsze GMO wprowadzone do obrotu Pomidor transgeniczny Flavr Savr w 1994 roku był pierwszym GMO wprowadzonym do obrotu. Modyfikacja genetyczna pomidora Flavr Savr polegała na zmniejszeniu w nim aktywność genu, który odpowiada za proces dojrzewania i mięknięcia pomidora. Tak zmodyfikowany pomidor lepiej znosił transport i dłużej zachowywał świeżość.

9 Modyfikacje genetyczne zwierząt Modyfikacje zwierząt mają na celu głównie uzyskanie zwierząt o pożądanych cechach w hodowli szybciej rosnące świnie, ryby, zastosowaniu ich w produkcji białek, enzymów, innych substancji wykorzystanych w przemyśle farmaceutycznym (jako bioreaktory), uodpornieniu na choroby. Modyfikacje zwierząt nie są tak popularne jak roślin, głównie ze względu na trudności w samym procesie modyfikacji, proces jest bardzo skomplikowany i trwa długo, koszty są bardzo duże. Zwierzęta modyfikowane genetycznie często chorują lub są bezpłodne.

10 Dostępność w Polsce Według danych ISAAA w Polsce w 2008 r. trzy tys. hektarów było wykorzystywanych pod uprawy roślin genetycznie zmodyfikowanych tj. trzykrotnie więcej niż rok wcześniej. W Polsce dozwolone jest również stosowanie do karmienia zwierząt hodowlanych pasz zawierających organizmy modyfikowane genetycznie. W samej Unii Europejskiej od ok. 12 lat jest dopuszczona do uprawy, przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA), odmiana kukurydzy zmodyfikowanej MON 810.

11 Raport uprawy GMO 2006 Powierzchnia upraw roślin transgenicznych na świecie z roku na rok szybko wzrasta. W 2006 roku wyniosła 102 mln hektarów, co względem roku 2005 oznacza wzrost o 13%. Krajem o największej powierzchni upraw transgenicznych są Stany Zjednoczone, najczęściej uprawianą rośliną transgeniczną jest soja, a stosowaną modyfikacją odporność na środki chwastobójcze. Rośliny transgeniczne uprawiane są w 22 krajach, na wszystkich kontynentach.

12 Produkcja GMO w 2006 roku

13 Klonowanie Klonowanie w potocznym rozumieniu proces tworzenia idealnej kopii z oryginału. W biologii mianem klonu określa się organizmy mające identyczny lub prawie identyczny materiał genetyczny. Klonami są więc organizmy powstałe w procesie rozmnażania wegetatywnego, takie jak kolonie bakterii, jednokomórkowców, odrośla i rozmnóżki roślin etc.

14 Klonowanie Termin klonowanie jest używany w kilku znaczeniach: 1) Klonowanie to proces tworzenia organizmów mających taką samą informację genetyczną jak dawca. Szczególnym przypadkiem jest twinning, czyli powstawanie lub otrzymywanie bliźniąt monozygotycznych, gdzie nie można wyróżnić dawcy. 2) Klonowanie organizmów oznacza procedurę otrzymywania organizmów o takiej samej informacji genetycznej, z reguły poprzez procedurę transferu jądra z komórki somatycznej do komórki jajowej pozbawionej uprzednio jądra. W przypadku klonowania roślin stosuje się procedurę odróżnicowania komórek dawcy do komórek merystematycznych. 3) Klonowanie genów w genetyce i biologii molekularnej proces wyosobniania genu. Polega na łączeniu fragmentów materiału genetycznego z wektorem molekularnym i ich namnażaniu w innym organizmie. Otrzymuje się w ten sposób wiele kopii tego samego genu. Termin klonowanie genów odnosi się też do identyfikacji genów poprzez wykorzystanie procedury klonowania genów. Jeśli pojedynczy fragment genomu jest przenoszony z jednego wektora do drugiego, taki proces określa się mianem subklonowania.

15

16 Klonowanie Opanowano obecnie metody klonowania wielu gatunków roślin i zwierząt. W przypadku zwierząt zazwyczaj stosuje się technikę polegającą na przeniesieniu jądra komórki somatycznej pobranej z klonowanego osobnika, do komórki jajowej pozbawionej jądra. Proces ten tworzy funkcjonalną zygotę. Zygota ta może, jeśli się jej na to pozwoli, rozwinąć w żywego osobnika. Dawca komórki jajowej z reguły pochodzi z tego samego gatunku. Transfer jądra do komórki jajowej innego gatunku rzadko jest skuteczny. Klony otrzymane w procesie transferu jądrowego nie są w 100% genetycznie identyczne z dawcami. W trakcie tego procesu wymienia się bowiem tylko materiał genetyczny zawarty w jądrze komórkowym pozostawiając DNA mitochondrialny biorcy. Mitochondrialne DNA ma jednak minimalny wkład w dziedziczenie cech genetycznych.

17

18 Etymologia Terminy klon i klonowanie (ang. clone, cloning) wprowadził do biologii J.B.S. Haldane na określenie procesu i produktów transferu jądrowego zastosowanego w swych pionierskich doświadczeniach przez Johna Gurdona. W XIX-wiecznym angielskim, termin clon oznaczał roślinę wyhodowaną z ukorzenionej gałązki, w zgodzie z pierwotnym, greckim (ὁ κλωνος gałązka, odrośl), rozumieniem słowa. Metodę tę stosuje się od starożytności do propagacji roślin o pożądanych cechach. M. in. w ten właśnie sposób od tysiącleci utrzymuje się jednorodność odmian winogron stosowanych przy produkcji wina. Proces ten po polsku nazywa się szczepieniem.

19 Klonowanie ludzi Naturalną konsekwencją sukcesów w klonowaniu ssaków jest idea sklonowania człowieka. Budzi ono jednak głębokie kontrowersje natury etycznej. Wiadomości o sklonowaniu ssaków wywołały panikę wśród prawodawców wielu krajów, którzy zabronili klonowania ludzi, szczególnie w celach reprodukcyjnych. Pierwsze pozornie wiarygodne doniesienie o sukcesie transferu jądrowego u człowieka pojawiło się w 2004 roku z południowokoreańskiej grupy badawczej pod kierunkiem Woo Suk Hwanga, której udało się otrzymać pluripotentne komórki macierzyste, wyprowadzone ze sklonowanych ludzkich blastocyst. Rok później okazało się jednak, że badania te były sfałszowane. Odmiennie przedstawia się sprawa klonowania w celu pozyskania komórek macierzystych. Ponieważ komórki macierzyste mogą się różnicować do wszystkich typów komórek ciała, komórki macierzyste otrzymane w wyniku klonowania mogą mieć potencjalne zastosowanie terapeutyczne, a procedura taka nie wiąże się z otrzymywaniem organizmu. Mimo to, nawet klonowanie komórek macierzystych posiada silnych wrogów w środowiskach wyznawców wielu religii, w tym katolicyzmu, ze względu na to, że wiąże się z procesem tworzenia sztucznych embrionów.

20 Klonowanie wymarłych gatunków zwierząt Klonowanie wymarłych gatunków zwierząt budzi zrozumiałe zainteresowanie, zwłaszcza w świetle filmów fantastycznych takich jak Jurassic Park. Procedury takie pozostają jak na razie w sferze fantastyki, choć niektóre ośrodki rozpoczęły badania nad możliwością takiej procedury. Np. Muzeum Australijskie ogłosiło projekt sklonowania wilka workowatego, z którego jednak się wycofano. Pierwszym etapem projektu miało być otrzymanie biblioteki genowej. Główne trudności ze zrealizowaniem projektu sklonowania wymarłego organizmu: brak odpowiedniego DNA. DNA dostępny ze źródeł kopalnych bądź to muzealnych jest bardzo fragmentaryczny i dostępny w znikomych ilościach. Nie jest jasne, czy możliwe jest otrzymanie wystarczającej ilości i jakości by odtworzyć sekwencję kompletnego genomu. obecne metody klonowania wykorzystują transfer jądra. Nie jest jasne, czy nagi DNA mógłby być wystarczający. Paradoksalnie, nagi DNA może być lepszym substratem do klonowania, gdyż może łatwiej ulegać reprogramowaniu epigenetycznemu. Zważywszy, że komórki jajowe pewnych organizmów, np. żab, mają aktywne mechanizmy potrafiące odtworzyć chromatynę i otoczkę jądrową, etap ten może być mniej trudny niż myślimy. kwestia wyboru donora komórki jajowej większość transferu jądrowego pomiędzy różnymi gatunkami się nie powodzi.

21

22 Przyszłe, potencjalne możliwości klonowania ludzi Skrajnymi, ale potencjalnie wykonalnymi celami technik klonowania ludzi są: masowa produkcja klonów, w celu np. tworzenia z nich zastępów tanich żołnierzy albo niewolników produkcja klonów pozbawionych mózgu w celu używania ich jako "zapasowych ciał". W razie np. nieuleczalnej choroby albo śmierci na skutek urazu istniałaby możliwość wszczepienia mózgu do organizmu "pustego" klona i dalsze życie produkcja dorosłych klonów w celu pozyskiwania z nich cennych organów do przeszczepów produkcja klonów jako forma świadomego sterowania cechami potomstwa - np. zamiast rodzić "niepewne genetycznie" dzieci, można by mieć dziecko-klona - identycznego ze sobą samym lub innym członkiem rodziny, lub "zamówić" sobie dziecko - klona osoby obdarzonej szczególnymi talentami.

23 Owca Dolly Owca Dolly (5 lipca 1996 r. 14 lutego 2003 r.) owca domowa, pierwsze zwierzę sklonowane z komórek somatycznych dorosłego osobnika metodą transferu jąder komórkowych. Dolly została sklonowana przez naukowców z Instytutu Roslin we wsi Roslin pod Edynburgiem w Szkocji Iana Wilmuta i Keitha Campbella wraz z zespołem. Urodzona 5 lipca 1996 roku Dolly przeżyła sześć lat.

24 Owca Dolly

25