Информация

Условие сохранения и распространения генетически модифицированной группы клеток?

Условие сохранения и распространения генетически модифицированной группы клеток?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Мне было интересно: когда лечение изменяет группу генов (как в генной терапии), что делает группу клеток остающейся?

Я имею в виду, когда клетка делится, чтобы создать новые, если клетка изначально была генетически модифицирована, это приведет к двум модифицированным, верно? Но я предполагаю, что у нас есть конечное количество клеток в нашем теле, поэтому, если бы процесс продолжался таким образом, нам просто нужно было бы изменить одну клетку нашего тела. Но, помимо этого, другие клетки тоже делятся, поэтому может быть что-то, что делает группу клеток доминирующей (например, пропорция, количество соседей одной клетки…).


Итак, мой вопрос (разрезанный на три части):

  • Каковы условия сохранения группы модифицированных ячеек?
  • В каких пределах может распространяться модификация?
  • Если он не может распространяться, почему?

(Я не студент-биолог (я изучал его в старшей школе, так что, возможно, я смогу понять основы), но мне интересно создать математическую модель такого процесса. Так что, если есть ответ, могу вы сделаете понятным для того, у кого есть только основа?)


Топ-4 применения генной инженерии

Следующие пункты выделяют четыре основных приложения генной инженерии. Применения: 1. Применение в сельском хозяйстве 2. Применение в медицине 3. Производство энергии 4. Применение в промышленности.

Генная инженерия: приложение №1. Применение в сельском хозяйстве:

Важным применением технологии рекомбинантной ДНК является изменение генотипа сельскохозяйственных культур, чтобы сделать их более продуктивными, питательными, богатыми белками, устойчивыми к болезням и с меньшим потреблением удобрений. Технология рекомбинантной ДНК и методы культивирования тканей позволяют производить высокоурожайные зерновые, зернобобовые и овощные культуры.

Некоторые растения были генетически запрограммированы на получение зерна с высоким содержанием белка, которое может проявлять устойчивость к жаре, влаге и болезням.

Некоторые растения могут даже вырабатывать собственные удобрения, некоторые из них были генетически преобразованы для производства собственных инсектицидов. С помощью генной инженерии были получены некоторые разновидности, которые могут напрямую связывать атмосферный азот и, таким образом, не зависят от удобрений.

Ученые разработали трансгенные семена картофеля, табака, хлопка, кукурузы, клубники, рапса, устойчивые к насекомым-вредителям и некоторым сорнякам.

Бактерия Bacillus thurenginesis производит белок, токсичный для насекомых. Используя методы генной инженерии, ген, кодирующий этот токсичный белок, называемый геном Bt, был выделен из бактерии и преобразован в растения томата и табака. Такие трансгенные растения не имеют ничего общего с роговыми червями табака и плодовыми червями томатов. Эти генотипы ожидают выпуска в США.

Есть определенные генетически развитые убийцы сорняков, которые не являются специфическими только для сорняков, но также убивают полезные культуры. Глифосат - широко используемый убийца сорняков, который просто подавляет определенный важный фермент сорняков и других сельскохозяйственных культур. Целевой ген глифосата присутствует у бактерии salmonella typhimurium. Мутант S. typhimurium устойчив к глифосату.

Мутантный ген был клонирован в E. coli, а затем повторно клонирован в Agrobacterium tumifaciens через его Ti-плазмиду. Заражение растений плазмидой Ti, содержащей ген устойчивости к глифосату, привело к появлению таких культур, как хлопок, кукуруза табак, все из которых устойчивы к глифосату.

Это позволяет опрыскивать посевные поля глифосатом, который убивает только сорняки, а генетически модифицированные культуры с устойчивыми генами остаются неизменными.

Недавно биотехнологическая компания Calogen выделила бактериальный ген, нейтрализующий побочные эффекты гербицидов. Трансгенные растения табака, устойчивые к вирусу мозаики T MV, и томаты i, устойчивые к вирусу золотой мозаики, были разработаны путем переноса чувствительных к генам белков оболочки вируса растений. Они еще не опубликованы.

Технология переноса генов также может сыграть значительную роль в создании новых и улучшенных разновидностей древесных деревьев.

Было произведено несколько видов микроорганизмов, которые могут разлагать токсичные химические вещества и могут использоваться для уничтожения вредных патогенов и насекомых-вредителей.

Для использования методов генной инженерии для переноса чужеродных генов в клетки растений-хозяев ряд генов уже был клонирован, и теперь известны полные библиотеки ДНК и ДНК гороха.

Некоторые из клонированных генов включают:

(i) гены фазеолина французской фасоли,

(ii) Небольшое количество легоглобина фазеолина для сои,

(iii) Гены малой субъединицы RUBP-карбоксилазы гороха и гены запасного белка в некоторых зерновых.

Прилагаются усилия для улучшения нескольких сельскохозяйственных культур с использованием различных методов генной инженерии, в том числе:

(i) Перенос азотфиксирующих генов (генов nif) из бобовых растений в злаки.

(ii) Передача устойчивости к патогенам и вредителям от диких растений к культурным растениям.

(iii) Повышение качества и количества белков семян.

(iv) Перенос генов животных белков культурным растениям.

(v) Устранение нежелательных генов восприимчивости к различным заболеваниям из цитоплазматических линий с мужской стерильностью у таких культур, как кукуруза, где цитоплазматическая мужская стерильность и восприимчивость находятся в митохондриальной плазмиде.

(vi) Повышение эффективности фотосинтеза за счет повторной сборки ядерных и хлоропластных генов и возможного преобразования C3 растения в C4 растения.

(vii) Развитие клеточных линий, которые могут производить питательную пищу в биореакторах.

Генная инженерия: Приложение № 2. Применение в медицине:

Генная инженерия приобретает все большее значение в последние несколько лет, и в текущем веке она станет еще более важной, поскольку генетические заболевания становятся все более распространенными, а сельскохозяйственные угодья сокращаются. Генная инженерия играет важную роль в производстве лекарств.

Микроорганизмы и вещества растительного происхождения в настоящее время подвергаются манипуляциям для производства большого количества полезных лекарств, вакцин, ферментов и гормонов по низким ценам. Генная инженерия занимается изучением (паттерна наследования болезней у человека и коллекцией человеческих генов, которые могут предоставить полную карту наследования здоровых людей).

Генная терапия, с помощью которой здоровые гены могут быть вставлены непосредственно в человека с неисправными генами, является, пожалуй, самым революционным и многообещающим аспектом генной инженерии. Использование генной терапии было одобрено в более чем 400 клинических испытаниях для лечения таких заболеваний, как эмфизема кистозных волокон, мышечная дистрофия, дефицит аденозиндезаминазы.

Когда-нибудь генная терапия может быть использована для лечения наследственных заболеваний человека, таких как гемофилия и муковисцидоз, которые вызваны отсутствующими или дефектными генами. В одном из типов генной терапии новые функциональные гены вставляются генно-инженерными вирусами в клетки людей, которые не могут производить определенные гормоны или белки для нормального функционирования организма.

Введение новых генов в организм с помощью технологии рекомбинантной ДНК существенно изменяет состав белков и, наконец, характеристики тела.

Технология рекомбинантной ДНК также используется в производстве вакцин против болезней. Вакцина содержит форму инфекционного организма, который не вызывает тяжелого заболевания, но заставляет иммунную систему организма формировать защитные антитела против инфекционного организма. Вакцины получают путем выделения антигена или белка, присутствующего на поверхности вирусных частиц.

Когда человека вакцинируют против вирусного заболевания, антигены вырабатывают антитела, которые действуют против вирусных белков и инактивируют их. С помощью технологии рекомбинантной ДНК ученые смогли перенести гены некоторых белков оболочки вируса на вирус осповакцины, который использовался против оспы.

Вакцины, полученные путем клонирования генов, не содержат загрязнений и безопасны, поскольку содержат только белки оболочки, против которых вырабатываются антитела. Путем клонирования генов производится несколько вакцин, например вакцины против вирусного гепатита гриппа, вируса простого герпеса, вируса ящура у животных.

До недавнего времени гормон инсулин извлекался из поджелудочной железы коров и свиней только в ограниченных количествах. Этот процесс был не только дорогостоящим, но и у некоторых больных диабетом гормон иногда вызывал аллергические реакции.

Коммерческое производство инсулина было начато в 1982 году с помощью технологии биогенетической или рекомбинантной ДНК, а медицинское использование гормона инсулина было одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) США в 1982 году.

Ген человеческого инсулина был клонирован в больших количествах в бактерии E. coli, которая может быть использована для синтеза инсулина. Генно-инженерный инсулин коммерчески доступен как гумилин.

Лимфокины - это белки, которые регулируют иммунную систему в организме человека, α-интерферон - один из примеров. Интерферон используется для борьбы с вирусными заболеваниями, такими как гепатит, герпес, простудные заболевания, а также рак. Такие препараты можно производить в бактериальной клетке в больших количествах.

Лимфокины также могут быть полезны больным СПИДом. Также доступен генно-инженерный интерлейкин-II, вещество, которое стимулирует умножение лимфоцитов, и в настоящее время оно проходит испытания на пациентах со СПИДом.

Полипептидный гормон из четырнадцати аминокислот, синтезируемый гипоталамусом, был получен только в небольшом количестве из человеческих трупов. Соматостатин, используемый в качестве лекарственного средства для лечения определенных аномалий, связанных с ростом, по-видимому, является видоспецифичным, и полипептид, полученный от других млекопитающих, не оказывает никакого воздействия на человека, следовательно, его экстрагируют из гипоталамуса трупов.

Техника генной инженерии помогла в химическом синтезе гена, который присоединен к плазмидной ДНК pBR 322 и клонирован в бактерию. Трансформированная бактерия превращается в фабрику по синтезу соматостатина. Дефицит ADA (аденозиндезаминазы) - это заболевание, подобное комбинированному иммунодефициту, которое убило пузыря Дэвида в 1984 году.

Дети с дефицитом АДА умирают, не достигнув двухлетнего возраста. Клетки костного мозга ребенка после извлечения из организма были заражены безвредным вирусом, в который был вставлен ADA.

Эритропоэтин, генно-инженерный гормон, используется для стимуляции выработки красных кровяных телец у людей, страдающих тяжелой анемией.

Производство факторов свертывания крови:

Обычно сердечный приступ возникает, когда коронарные артерии блокируются холестерином или сгустком крови. плазминоген - это вещество, которое содержится в сгустках крови. Генетически созданный фермент тканевого активатора плазминогена (tPA) растворяет сгустки крови у людей, перенесших сердечные приступы. Белок-активатор плазминогена производится компанией genetech, он настолько мощный и специфический, что может даже остановить сердечный приступ.

Рак - страшная болезнь. Антитела, клонированные из одного источника и нацеленные на определенный антиген (моноклональные антитела), оказались очень полезными при лечении рака. Моноклональные антитела были поражены радиоактивными элементами или цитотоксинами, такими как рицин из семян клещевины, чтобы сделать их более опасными. Такие антитела ищут раковые клетки и специально убивают их своей радиоактивностью или токсином.

Генная инженерия: Приложение № 3. Производство энергии:

Технология рекомбинантной ДНК имеет огромное значение для производства энергии. Благодаря этой технологии Ii теперь можно выращивать энергетические культуры или биотопливо, которые быстро растут и дают огромную биомассу, которая используется в качестве топлива или может быть переработана в масла, спирты, дизельное топливо или другие энергетические продукты.

Отходы от них могут быть преобразованы в метан. Генные инженеры пытаются передать ген целлюлазы подходящим организмам, которые можно использовать для преобразования отходов, таких как опилки и стебли кукурузы, сначала в сахар, а затем в спирт.

Генная инженерия: Приложение № 4. Применение в отраслях:

Генетически созданные бактерии используются для производства промышленных химикатов. Различные органические химические вещества могут быть синтезированы в больших масштабах с помощью генно-инженерных микроорганизмов. Глюкозу можно синтезировать из сахарозы с помощью ферментов, полученных из генетически модифицированных организмов.

В наши дни с помощью генной инженерии были разработаны штаммы бактерий и цианобактерий, которые могут синтезировать аммиак в больших масштабах, который можно использовать в производстве удобрений по гораздо более низкой цене. Разрабатываются микробы, которые помогут преобразовать целлюлозу в сахар и из сахара в этанол.

Технология рекомбинантной ДНК также может использоваться для мониторинга разложения мусора, нефтепродуктов, нафталина и других промышленных отходов.

Например, бактерия pseudomonas fluorescens, генетически измененная путем переноса светопродуцирующего фермента, называемого люциферазой, обнаруженного в бактерии vibrio fischeri, производит свет, пропорциональный количеству ее разрушающей активности нафталина, что позволяет контролировать эффективность процесса.

Кукуруза и соя сильно повреждаются черной совкой. Pseudomonas fluorescens встречается вместе с кукурузой и соевыми бобами. Bacillus thuringiensis содержат ген, патогенный для вредителя. С годами вредитель не только стал опасным для сельскохозяйственных культур, но и приобрел устойчивость к ряду пестицидов.

Когда ген B. thuringiensis (Bt) был клонирован для флуоресценции pseudomonas и инокулирован в почву, было обнаружено, что генно-инженерная pseudomonas fluorescens может вызывать гибель совок.


Роль ГМО в управлении окружающей средой

Еще одно применение ГМО - решение экологических проблем. Например, некоторые бактерии могут производить биоразлагаемый пластик, и передача этой способности микробам, которые можно легко выращивать в лаборатории, может способствовать широкомасштабному «озеленению» пластмассовой промышленности. В начале 1990-х годов британская компания Zeneca разработала микробиологический биоразлагаемый пластик под названием Biopol (полигидроксиалканоат, или PHA). Пластик изготовлен с использованием бактерии GM, Ralstonia eutrophaдля превращения глюкозы и различных органических кислот в гибкий полимер. ГМО, наделенные закодированной бактериями способностью метаболизировать нефть и тяжелые металлы, могут обеспечить эффективные стратегии биоремедиации.


Зачем беспокоиться?

Благодаря смешиванию видов растений мы получили папайю, свободную от вирусов, кукурузу, пережившую засуху, соевые бобы, устойчивые к уничтожению сорняков, картофель, который не повреждается, и культуры, которые дают больше урожая и дешевле. Это хорошие новости для наших продуктов питания и сельского хозяйства.

Некоторые ГМО специально созданы с добавлением дополнительных витаминов, минералов и других полезных для здоровья свойств. Например, швейцарские исследователи создали сорт «золотого» риса с большим количеством бета-каротина, антиоксиданта, полезного для глаз и кожи. Соевые бобы, жиры которых были изменены, чтобы они больше походили на оливковое масло, можно превратить в полезную для сердца замену маслам с трансжирами, которые более устойчивы к нагреванию и лучше подходят для приготовления пищи. И этот картофель без синяков должен сокращать количество вызывающих рак химикатов, образующихся, когда картофель фри превращается в картофель фри.

Некоторые биотехнологические компании проводят эксперименты, чтобы сделать мясо лучше для нас, например, увеличивая в нем количество омега-3-жирных кислот. Эти незаменимые жиры помогают предотвратить сердечные заболевания и инсульт, а также могут защитить от рака и других заболеваний. Они также могут помочь контролировать волчанку, экзему и ревматоидный артрит. Но ваше тело их не производит, поэтому вы должны получать их из пищи.

По мере роста населения накормить всех станет труднее. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), к 2050 году производство продуктов питания в некоторых частях мира необходимо удвоить. ГМО - это один из способов сделать достаточно питательной пищи доступной при ограниченных земельных, водных и других ресурсах.

Но людей беспокоит распространение пыльцы и семян генетически модифицированных растений за пределы полей, на которых они были посажены. Или что может случиться, если генетически модифицированные животные спариваются с немодифицированными или дикими животными.


Воспользуйтесь преимуществами ГМО

Создание ГМО дает производителю множество преимуществ. Некоторые ГМО могут противостоять пестицидам и гербицидам, поэтому они становятся сильнее, а нежелательные организмы вокруг них увядают. Генетически измененные виды теперь могут процветать в климате и почвах, когда-то враждебных им. Они лучше переносят скученность и производят больше потомства.

Потребитель также получает выгоду от ГМО. Генетически измененные овощи и фрукты могут сделать их более яркими и долговечными. Ученые могут обогатить их большим количеством антиоксидантов, минералов и витаминов. Более высокие урожаи ГМО-культур позволяют производителям снижать цены на многие популярные продукты питания.


Факты и № 8230

  • Технология генетической модификации (ГМ) позволяет переносить гены определенных признаков между видами с помощью лабораторных методов.
  • ГМ-культуры были впервые представлены в США в середине 1990-х годов. Большинство современных ГМ-культур, выращиваемых в США, созданы с учетом устойчивости к насекомым или гербицидов. Кукуруза, соя и хлопок являются тремя крупнейшими ГМ-культурами.
  • ГМ-культуры, выращиваемые в Колорадо, включают кукурузу, люцерну, сахарную свеклу, сою и рапс.
  • Возможные будущие применения этой технологии включают улучшение питания, устойчивость к стрессу, устойчивость к болезням, эффективность биотоплива и восстановление загрязненных участков.
  • ГМ-культуры регулируются на федеральном уровне Министерством сельского хозяйства США (USDA), Агентством по охране окружающей среды (EPA) и Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), каждое из которых имеет право контролировать определенные аспекты сельскохозяйственных культур и их продуктов.

С тех пор, как ГМ-культуры были введены в США в середине 1990-х годов, они получили широкое распространение среди производителей нескольких крупных полевых культур. Этот информационный бюллетень объясняет технологию выращивания ГМ-культур и описывает ГМ-культуры, которые в настоящее время продаются на рынке США.

Что такое ГМ-культуры?

Термин «генетически модифицированный» (ГМ), как он обычно используется, относится к передаче генов между организмами с использованием ряда лабораторных методов клонирования генов, сращивания сегментов ДНК вместе и встраивания генов в клетки. В совокупности эти методы известны как технология рекомбинантной ДНК. Другие термины, используемые для ГМ-растений или продуктов, полученных из них, - это генетически модифицированный организм (ГМО), генно-инженерный (ГИ), биоинженерный и трансгенный. «Генетически модифицированный» - неточный термин, который может сбивать с толку, поскольку практически все, что мы едим, было генетически модифицировано в результате одомашнивания диких видов и многих поколений отбора людей по желаемым признакам. Этот термин используется здесь, потому что он наиболее широко используется для обозначения использования технологии рекомбинантной ДНК. Согласно стандартам USDA для органического сельского хозяйства, семена или другие вещества, полученные с помощью ГМ-технологии, не допускаются в органическое производство.

Какие ГМ-культуры в настоящее время выращиваются в США?

Хотя в США были одобрены генно-инженерные версии 19 видов растений, только восемь видов ГМ-культур выращиваются в коммерческих целях (рис. 1). Поскольку некоторые из них являются основными культурами, посевы ГМ-сортов очень велики. Большинство современных ГМ-культур были разработаны с учетом устойчивости к насекомым, устойчивости к гербицидам (средств борьбы с сорняками) или того и другого.

Рис. 1. ГМ-культуры, выращиваемые в настоящее время в США, характеристики, по которым они модифицированы, и процент от общей площади посевных площадей под ГМ-сортами. IR = устойчивость к насекомым, HT = устойчивость к гербицидам, DT = устойчивость к засухе, VR = устойчивость к вирусам.

Какие черты были изменены у ГМ-культур?

Устойчивые к насекомым растения содержат гены почвенных бактерий. Bacillus thuringiensis (Bt). Белок, продуцируемый в растении геном Bt, токсичен для целевой группы насекомых, например кукурузного мотылька или корневого червя, но не для млекопитающих. Наиболее распространенные устойчивые к гербицидам (HT) культуры известны как Roundup Ready®, что означает, что они устойчивы к глифосату (активный ингредиент гербицида Roundup®). Глифосат инактивирует ключевой фермент, участвующий в синтезе аминокислот, который присутствует во всех зеленых растениях, поэтому он является эффективным гербицидом широкого спектра действия против почти всех сорняков. Культуры Roundup Ready® были разработаны для производства устойчивой формы фермента, поэтому они остаются здоровыми даже после опрыскивания глифосатом. Некоторые сорта кукурузы и хлопка называются «сложенными», что означает, что они имеют трансгены как для устойчивости к насекомым, так и для HT. По данным USDA-ERS (2013), в 2013 году более половины посевных площадей под кукурузу и хлопок в США было засеяно сложенными сортами.

Какие ГМ-культуры выращивают в Колорадо?

Кукуруза, люцерна и сахарная свекла являются основными ГМ-культурами, выращиваемыми в Колорадо, но также засеваются меньшие площади сои и канолы. Кукуруза, люцерна и соя почти все используются в качестве корма для скота. Сахарная свекла используется для извлечения и очистки сахара, а канола - в основном для пищевого масла. Все ГМ-семена предназначены для коммерческих производителей, никакие сорта овощей или фруктов для домашнего производства не являются ГМ-свойствами.

Каковы потенциальные ГМ-культуры будущего?

Некоторые потенциальные применения технологии ГМ-культур:

  • Улучшение питания: более высокое содержание витаминов более здоровый профиль жирных кислот
  • Стрессоустойчивость: устойчивость к высоким и низким температурам, солености и засухе.
  • Устойчивость к болезням: например, апельсиновые деревья, устойчивые к болезни позеленения цитрусовых, или американские каштаны, устойчивые к грибковому ожогу.
  • Биотопливо: растения с измененным составом клеточной стенки для более эффективного преобразования в этанол.
  • Фиторемедиация: растения, извлекающие и концентрирующие загрязняющие вещества, такие как тяжелые металлы, из загрязненных участков.

Как регулируются ГМ-культуры в США?

Три государственных учреждения США имеют право регулировать ГМ-культуры: Министерство сельского хозяйства США (USDA), Агентство по охране окружающей среды (EPA) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Однако они не регулируют отдельно все ГМ-культуры. Например, USDA участвует в утверждении выпуска в поля большинства ГМ-растений, но EPA занимается только признаками устойчивости к вредителям и пестицидам, а FDA регулирует только посевы, предназначенные для продуктов питания, кормов или фармацевтических препаратов. Таким образом, EPA не имеет полномочий регулировать помидоры с повышенным содержанием витаминов, а FDA не будет регулировать засухоустойчивый газон. Эти федеральные агентства рассматривают обширную информацию, представленную разработчиком сельскохозяйственных культур, например, о природе и стабильности трансгена и его белкового продукта, воздействии на нецелевые организмы в полевой среде, составе пищевого продукта и возможности аллергической реакции. Если агентства удовлетворены тем, что предлагаемая культура не представляет угрозы для окружающей среды и не увеличивает риски для безопасности пищевых продуктов или кормов, считается, что культура не регулируется, то есть она одобряется для коммерциализации.

Выращиваются ли ГМ-культуры в других странах?

Согласно недавнему отчету (James 2014), в 2013 году ГМ-культуры выращивались в 26 других странах. Самыми крупными посевными площадями в мире были соя, кукуруза, хлопок и рапс в указанном порядке. В США самая большая площадь этих культур, около 40% от общей площади в мире. Другие крупные производители включают Бразилию, Аргентину, Индию и Канаду.

Есть ли в нашем продовольствии другие ГМ-ингредиенты, помимо ГМ-культур?

Ни один ГМО-корм для животных еще не был одобрен в США, хотя ГМ-лосось, предназначенный для быстрого роста, находится на рассмотрении. ГМ-микроорганизмы используются для производства реннина для производства сыра, а ГМ-дрожжи одобрены для виноделия.

Чем технология ГМ отличается от других методов селекции растений?

Эпоха научного улучшения сельскохозяйственных культур началась примерно в 1900 году, когда влияние исследований Грегора Менделя на наследование признаков у гороха стало широко признанным. С тех пор был разработан широкий спектр методов для повышения урожайности, качества и устойчивости к болезням, насекомым и стрессам окружающей среды. Большинство программ селекции растений полагаются на ручное перекрестное опыление между генетически разными растениями для создания новых комбинаций генов. Потомство растений интенсивно оценивается на протяжении нескольких поколений, и лучшие из них отбираются для потенциального выпуска в качестве новых сортов. Примером может служить сорт томата, выбранный за устойчивость к болезням и устойчивость к прохладным температурам. Другие методы, включенные в стандартный набор инструментов для селекции растений, - это создание гибридных сортов путем скрещивания двух родительских штаммов для получения потомства с повышенной энергией и индуцированных мутаций для создания полезных вариаций. ГМ-технология гораздо более точна в том смысле, что она передает только желаемый ген или гены растению-реципиенту. Другая отрасль сельскохозяйственной биотехнологии, отличная от технологии ГМ, включает отбор растений по образцам ДНК, которые, как известно, связаны с такими благоприятными характеристиками, как более высокая урожайность или устойчивость к болезням.

Общий код ДНК

Большинство организмов хранят свою генетическую информацию в виде молекул ДНК в хромосомах. Последовательность химических оснований в цепи ДНК кодирует определенный порядок аминокислот, которые являются строительными блоками белков. Белки выполняют множество функций в клетках и тканях, которые вместе отвечают за характеристики организма. Поскольку большинство форм жизни используют один и тот же язык наследственности - и благодаря научным достижениям в молекулярной биологии - теперь можно передавать ген от одного вида к другому, например, от бактерии к растению, и заставлять его функционировать в новом виде. хозяин.

Что вводят в ГМ-растение?

Вставленный фрагмент ДНК содержит один или несколько генов, которые содержат информацию о последовательности ДНК, кодирующей определенные белки, а также сегменты ДНК, которые регулируют выработку белков. Вставленный фрагмент также иногда содержит ген-маркер, чтобы легко идентифицировать растения, которые включили перенесенные гены, также известные как трансгены, в свои хромосомы.

Как вставляются трансгены?

Существует два основных метода встраивания трансгена:

Генная пушка: В этом методе микроскопические гранулы золота или вольфрама покрываются фрагментом трансгена и с большой скоростью выстреливаются в клетки или ткани растений. В небольшом количестве случаев осадок проходит через клетки, а фрагмент ДНК остается позади и включается в хромосому растения в ядре клетки.

Agrobacterium tumefaciens: В этом методе используется биологический переносчик - почвенная бактерия. Agrobacterium tumefaciens, который в природе передает часть своей ДНК растениям и вызывает болезнь коронной желчи. Генные инженеры воспользовались этим механизмом передачи ДНК, обезвредив болезнетворные свойства. Растительные и бактериальные клетки совместно культивируют в чашке Петри в условиях, облегчающих перенос генов. Это позволяет встраивать гены более контролируемым образом, чем с помощью генной пушки, однако он не работает одинаково хорошо для всех видов растений.

Как целые растения получают из растительных клеток или тканей?

Вставка трансгенов обычно является неэффективным процессом, поскольку только несколько процентов растительных клеток или тканей успешно интегрируют чужеродный ген. Для определения небольшого процента клеток / тканей, которые действительно трансформировались, используются различные стратегии. Следующим шагом является превращение этих клеток или тканей в целые растения, способные давать семена. Это делается с помощью процесса, называемого культурой ткани, то есть выращивания растений на агаре или аналогичной среде в присутствии питательных веществ и гормонов для растений в контролируемых условиях окружающей среды.

Что произойдет дальше?

Затем разработчики сельскохозяйственных культур начинают длинную серию оценок, чтобы определить, что ген был успешно внедрен, что он унаследован стабильным и предсказуемым образом, что желаемый признак выражен на ожидаемом уровне и что растение не проявляет никаких признаков. отрицательные эффекты. Первоначально оценка проводится в контролируемых теплицах и камерах для выращивания. После того, как будет произведено достаточное количество семян и получено соответствующее разрешение, экспериментальные растения выращивают в полевых испытаниях. Полевые оценки соответствуют строгим правилам, которые включают изоляцию от родственных растений во избежание перекрестного опыления, тщательную очистку посадочной и уборочной техники, частый мониторинг роста урожая и проверку поля в течение двух сезонов после испытания на наличие появившихся растений-добровольцев. из семян, случайно оставленных позади.

Использованная литература

Совет по сельскохозяйственной науке и технологиям (CAST). 2014. Возможные последствия обязательной маркировки продуктов, полученных с помощью генной инженерии, в США. Выпускной документ 54. CAST, Эймс, Айова. Доступно на www.castcience.org/file.cfm/media/products/digitalproducts/CAST_Issue_Paper_54_web_optimized_29B2AB16AD687.pdf

Федерофф, Н. 2004. Мендель на кухне: взгляд ученых на генетически модифицированную пищу. National Academies Press, Вашингтон, округ Колумбия. Доступно на www.nap.edu/catalog.php?record_id=11000

Джеймс, К. 2014. Краткий обзор ISAAA 46-2013, Глобальный статус коммерциализированных биотехнологических / ГМ-культур: 2013. www.isaaa.org/resources/publications/briefs/46/default.asp

Коле, Ч., Ч. Михлер, А.Г. Эбботт и Т. Зал. 2010. Трансгенные культурные растения. Vol. 1: Принципы и развитие. Шпрингер-Верлаг, Берлин, Гейдельберг.

* П. Бирн, Университет штата Колорадо, профессор, почвоведение и растениеводство. 14 августа


Мутации в ПАУ ген вызывает фенилкетонурию. В ПАУ ген предоставляет инструкции по созданию фермента, называемого фенилаланингидроксилазой. Этот фермент превращает фенилаланин аминокислоты в другие важные соединения в организме. Если генные мутации снижают активность фенилаланингидроксилазы, фенилаланин из рациона не перерабатывается эффективно. В результате эта аминокислота может накапливаться до токсичных уровней в крови и других тканях. Поскольку нервные клетки мозга особенно чувствительны к уровню фенилаланина, чрезмерное количество этого вещества может вызвать повреждение мозга.

Классическая ФКУ, наиболее тяжелая форма заболевания, возникает, когда активность фенилаланингидроксилазы сильно снижена или отсутствует. У людей с нелеченной классической фенилкетонурией уровень фенилаланина достаточно высок, чтобы вызвать серьезное повреждение мозга и другие серьезные проблемы со здоровьем. Мутации в ПАУ ген, который позволяет ферменту сохранять некоторую активность, приводит к более легким версиям этого состояния, таким как вариант PKU или не-PKU гиперфенилаланинемия.

Изменения в других генах могут влиять на тяжесть ФКУ, но об этих дополнительных генетических факторах известно мало.

Узнайте больше о гене, связанном с фенилкетонурией


6. Какое значение имеют ГМ-технологии для животных?

6.1 Корма для животных часто содержат генетически модифицированные культуры и ферменты, полученные из генетически модифицированных микроорганизмов. Все согласны с тем, что и модифицированная ДНК, и белки быстро расщепляются в пищеварительной системе.

На сегодняшний день не сообщалось о негативном воздействии на животных. Крайне маловероятно, что гены могут передаваться от растений болезнетворным бактериям через пищевую цепочку. Nevertheless, scientists advise that genes which determine resistance to antibiotics that are critical for treating humans should not be used in genetically modified plants. Более.

6.2 As of 2004, no genetically modified animals were used in commercial agriculture anywhere in the world, but several livestock and aquatic species were being studied. Genetically modified animals could have positive environmental impacts, for example through greater disease resistance and lower antibiotic usage. However, some genetic modifications could lead to more intensive livestock production and thus increased pollution. Более.


Frequency

Sickle cell disease affects millions of people worldwide. It is most common among people whose ancestors come from Africa Mediterranean countries such as Greece, Turkey, and Italy the Arabian Peninsula India and Spanish-speaking regions in South America, Central America, and parts of the Caribbean.

Sickle cell disease is the most common inherited blood disorder in the United States, affecting an estimated 100,000 Americans. The disease is estimated to occur in 1 in 500 African Americans and 1 in 1,000 to 1,400 Hispanic Americans.


Approval Guidelines

Current crops being sold in the food market were tested and approved for consumption by the FDA. The FDA issued a statement in regards to GM safety: "We recognize and appreciate the strong interest that many consumers have in knowing whether a food was produced using bioengineering. FDA supports voluntary labeling that provides consumers with this information and has issued draft guidance to industry regarding such labeling. One of FDA's top priorities is food safety, which means ensuring that foods, whether genetically engineered or not, meet applicable requirements for safety and labeling."

The World Health Organization (WHO) and the Organization first proposed comparative approaches to safety assessments for Economic Co-operation and Development (OECD). Comparative safety assessments are meant to be a starting point for a safety assessment and not a safety assessment in itself. However, there are some studies such as Constable and colleagues that claimed a comparative safety assessment between novel foods and GM crops does not correctly describe the safety profile of GM crops. The comparative safety assessment is focused on the safety evaluation of GM crop foods – structured outline of any potential differences between novel foods and GM crops in terms of the safety implications through appropriate methods and approaches as outlined by the OECD.

Traditional foods are inherently noted as safe due to a long history of consumption as opposed to systematic toxicological and nutritional assessment. The disconnect between comparative safety assessments and the safety of traditional foods create a false/imprecise checklist of criteria to determine whether GM crops are safe or harmful. It is important to note that the history of safe use is largely determined by the context of its traditional use, population consuming the food product and ways the traditional foods are prepared and processed. Conducting a comparative safety assessment is more of a benchmark location as to where GM crops' safety is relative to the perceived safety of traditional foods. Make this paragraph briefer and more concise

Important information in regards to both traditional and GM crops to conduct a comparative safety assessment include (Constable et al., 2007):

  • Toxiocology data including details of known natural toxicants
  • Nutritional data including details of known natural antinutritional factors
  • Allergenicity
  • Pathogenicity (for micro-organisms)
  • Known health compromising contaminants (nature and level of)
  • Bioactive substances
  • Metabolic and/or gastrointestinal effects in humans

There are detailed guidelines for the preparation and presentation of application for approval for human consumption of GMO crops. The approval process of GMO crops into mainstream consumption requires a number of testing and the ability to pass multiple criteria to ensure safety. A history of safe use is needed to determine the regulatory status of a food, whether it is appropriate to conduct research and/or evaluate the safety of a food. The assessment, as a whole, will then be reviewed to determine the safety of GM crops for human consumption.

Below are the criteria to determine a history of safe use taken from Constable et al. 2007.

History of Safe Use - Key Issues

  • Correct identification
  • Biology (origin, genetic diversity)
  • Length of use
  • Geographic/demographic distribution of use
  • Details of use
  • Evidence of adverse effects
  • Reliability of data
  • Composition (especially toxic, allergenic, metabolic, nutritional and antinutritional components as well as health compromising compounds)
  • In silico tests (e.g. structural homology to known allergens of known toxins)
  • In vitro tests (e.g. serum screening, digestibility tests)
  • Animal studies (toxiocology and nutritional studies)
  • Clinical studies
  • Epidemiological evidence
  • Type/purpose (e.g. as a food, ingredient, supplement or pharmaceutical)
  • Preparation and processing
  • Known precautions
  • Pattern of consumption (occasional, regular or co-administration)
  • Intake (level, populations exposed, mean/extremes)

Need to organize this pageand incorporate some citations into sections throughout the module


Смотреть видео: Genetic Engineering Will Change Everything Forever CRISPR (August 2022).