profil

Znaczenie inżynierii genetycznej w życiu człowieka.

drukuj
satysfakcja 65 % 131 głosów

Treść
Obrazy
Wideo
Opinie

Co to jest inżynieria genetyczna?

Inżynieria genetyczna polega na przenoszeniu genów z jednego żywego organizmu do innego. Inżynieria genetyczna umożliwia uzyskanie szczepów bakterii wytwarzających użyteczne białka, a także wyhodowanie roślin i zwierząt, w których komórkach ulegają ekspresji obce geny. Konsekwencją tych osiągnięć jest ogromny postęp w takich dziedzinach, jak farmaceutyka, medycyna i genetyka człowieka oraz rolnictwo. Współczesna inżynieria genetyczna rozwija się bardzo prędko i stosuje cały szereg różnych technik, w zależności od tego jaki wynik pragnie się otrzymać.
Wiemy, że DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) zawiera instrukcję wszystkich działań żywej komórki. Gen stanowi część składową DNA. Każdy gen zawiera informację zakodowaną w jego chemicznej strukturze, w taki sposób, że cały zestaw genów w komórce determinuje wszystkie cechy organizmu. Geny zawierają w sobie pełną instrukcję chemiczną potrzebną organizmowi do funkcjonowania a ponieważ informacja ta jest przekazywana z pokolenia na pokolenie, potomstwo przejmuje cechy swoich rodziców.
Obecnie naukowcy używają enzymów do "rozrywania" struktur DNA w konkretnych miejscach, wkładają w nie nowe kawałki i na powrót je "sklejają". Mogą oni w ten sposób "wyciąć i wkleić" geny z jednego do drugiego organizmu - zmieniając w ten sposób strukturę DNA a zatem także naturalne cechy organizmu. Manipulacja tych cech ma oczywiście ukierunkowany charakter.

Trudno jest dokonać systematycznego przeglądu problemów biotechnologii, dlatego ograniczę się tylko do wybranych przykładów. Ogólnie przyjmuje się, że perspektywiczną techniką stosowaną w biotechnologii jest inżynieria genetyczna. Możliwości, jakie stwarza, wydają się oczywiste. Wiele produktów białkowych otrzymywanych przez człowieka z naturalnych źródeł nie zaspokaja rosnącego popytu. Metody sztucznej rekombinacji DNA nie tylko umożliwiły powstanie nowych niezwykle użytecznych narzędzi do badania podstawowych mechanizmów funkcjonowania żywych komórek, lecz także przyczyniły się do rozwoju całkowicie nowych działów technologii. W niektórych przypadkach białka, a także żywe komórki uzyskane w wyniku manipulacji z wykorzystaniem metod inżynierii genetycznej zaczynają odgrywać ważną rolę w naszym życiu. Najbardziej spektakularnych przykładów dostarcza farmakologia i medycyna. Jednym z pierwszych białek, które dzięki zastosowaniu metod inżynierii genetycznej mogło być wytwarzane jako produkt handlowy, była ludzka insulina produkowana w E.coli. Przed uzyskaniem szczepów bakterii produkujących ten ludzki hormon insulinę otrzymywano wyłącznie z trzustek zwierząt. Wielu cukrzyków nabyło alergii w stosunku do insuliny pochodzenia zwierzęcego, której sekwencja aminokwasowa różni się nieco od sekwencji aminokwasowej insuliny ludzkiej. Możliwość wytwarzania ludzkiego białka za pomocą technologii sztucznej rekombinacji DNA ma ogromne znaczenie dla chorych cierpiących na cukrzycę. Wytwarzany za pomocą tych samych metod ludzki hormon wzrostu jest niezbędny w leczeniu wad wzrostowych występujących u niektórych dzieci. Hormon ten uzyskiwano przedtem wyłącznie ze zwłok. Otrzymywano niewielkie jego ilości, a na dodatek niektóre preparaty wykazywały zanieczyszczenie wirusami. Stosowanie w medycynie produkowanego metodami inżynierii genetycznej czynnika VIII, białkowego czynnika krzepnięcia krwi, którego nie mają chorzy na hemofilię A, eliminuje ryzyko zakażenia wirusem HIV- powodującym AIDS. Ryzyko takie istnieje, gdy stosuje się preparaty czynnika VIII uzyskiwane z krwi. Lista produktów wytwarzanych za pomocą technologii sztucznej rekombinacji DNA stale się wydłuża. Organizmy wyższe, które włączyły do genomów swoich komórek obcy DNA, noszą nazwę organizmów transgenicznych. Terminu tego używa się zwykle tylko w odniesieniu do roślin i zwierząt. W celu wprowadzenia i włączenia obcego DNA do komórek tych organizmów wykorzystuje się szereg różnych sposobów. Często wprowadza się DNA za pomocą wektorów wirusowych, ale znajdują zastosowanie także inne metody np. wstrzykiwanie DNA bezpośrednio do komórek. Jedną z dróg uzyskiwania metodami inżynierii genetycznej białek zwierzęcych jest wykorzystanie do ich wytwarzania żywych zwierząt, do których komórek wprowadzono odpowiednio przygotowany gen. Takie zwierzęta transgeniczne otrzymuje się zwykle wprowadzając odpowiedni gen, za pomocą mikroiniekcji do jądra zapłodnionej komórki jajowej. Jajo takie implantuje się, następnie w macicy samicy, gdzie przechodzi normalny rozwój. Transgeniczne potomstwo znajduje szerokie zastosowanie w różnego rodzaju badaniach naukowych. Dotyczą one regulacji ekspresji genów, funkcjonowaniu układu odpornościowego, chorób genetycznych, a także genów odpowiedzialnych za powstawanie nowotworów. Osiągnięcia biotechnologii w medycynie związane z zastosowaniem technik inżynierii genetycznej to również produkowany przez bakterie czynnik przeciwwirusowy interferon, czy też wytwarzany w drożdżach antygen powierzchniowy wirusa żółtaczki, stanowiący szczepionkę przeciw tej chorobie. Inżynierię genetyczną stosuje się w wielu technologiach biologicznych - od wytwarzania leków począwszy na produkcji piwa skończywszy. Inną techniką, z którą tak medycyna jak i przemysł wiążą duże nadzieje jest unieruchomienie enzymów na trwałych podłożach. Polega ona na wyizolowaniu i oczyszczeniu enzymu, a następnie związaniu go ze stałym podłożem w ten sposób, aby nie tracąc swej aktywności przestał być rozpuszczalny. Przez pojemnik unieruchomiony w ten sposób enzymem można przepuszczać powoli roztwór, w którym będzie zachodzić reakcja katalizowana przez obecny w pojemniku enzym. Zalet takiego wykorzystania enzymów jest wiele. W medycynie dąży się np. do związania z nośnikiem takich enzymów, których inaktywacja, zwykle uwarunkowana genetycznie, jest przyczyną choroby. W przypadku fenyloketonurii prostą i skuteczną terapię widzi się w związaniu ze stałym nośnikiem enzymu przekształcającego gromadzącą się we krwi chorego fenyloalaninę. Prowadzone są prace mające na celu wykorzystanie technologii biologicznych do skonstruowania roślin umiejących wiązać azot z powietrza, co byłoby rewolucją w rolnictwie. Ale również stosuje się biotechnologię do celów tak prozaicznych, jak produkcja proszków do prania. Biotechnologie są niezwykle korzystne w usuwaniu zanieczyszczeń wprowadzanych przez człowieka do otoczenia. Np. zmienione genetycznie grzyby i bakterie mają zdolność do rozkładania różnych zanieczyszczeń, m.in. siarką albo ropą naftową. Bardzo skomplikowane jest jednak ich stosowanie, ponieważ gdyby wydostały się spod kontroli bakterie rozkładające produkty ropy naftowej skutki byłyby niewyobrażalne.
Można przypuszczać, że ta lista zastosowań biotechnologii będzie się wydłużać z roku na rok, podobnie jak wraz z upływem czasu pojawiają się coraz to nowsze technologie. W inżynierii genetycznej osiągniecie sukcesu wymaga zastosowaniu szeregu różnych doświadczeń pomocniczych oraz prób zasadniczych z użyciem wielu komórek. Niezbędne do tego jest dysponowanie wieloma kopiami danego genu, które uzyskuje się przez powielanie określonego odcinka w licznych, identycznych kopiach. Przeprowadza się to dwojako:
1) In vitro - przez klonowanie DNA, wprowadzając wyizolowany gen do komórki.
2) In vitro - przy wykorzystaniu tzw. Techniki PCR. Ta metoda pozwala na bardzo szybkie namnażanie określonego odcinka DNA w probówce.
Najważniejszą techniką inżynierii genetycznej jest rekombinowanie DNA in vitro. Ogólnie biorąc, polega ona na pobieraniu i łączeniu ze sobą DNA pochodzącego z różnych źródeł, a następnie wprowadzenie go do układu komórek biorcy, w którym może on się replikować oraz służyć jako matryca do produkcji RNA i białek. Takim układem może być na przykład komórka bakteryjna.. Taka bakteria nabiera nowych właściwości. Otrzymano w ten sposób wiele zupełnie nowych gatunków bakterii, niejednokrotnie cennych z gospodarczego punktu widzenia. Po zrekombinowaniu DNA in vitro i wprowadzeniu go do komórek biorcy, niezbędne jest wprowadzenie czystej populacji komórek- tzw. klonu. Procedura ta wymaga zastosowania specjalnych technik, określanych jako klonowanie. Polega ono na powstawaniu osobników potomnych w wyniku rozmnażania wegetatywnego jednego osobnika rodzicielskiego. Powstałe osobniki mają ten sam genotyp jak organizm macierzysty. Nowe gatunki mikroorganizmów, otrzymane metodami inżynierii genetycznej, ze względu na zastosowanie gospodarcze , są coraz częściej przedmiotem patentów. Dzięki wprowadzonym do nich genom, hodowane na wielką skalę w bioreaktorach przemysłowych syntezują substancje białkowe- zwłaszcza leki, których produkcja w inny sposób byłaby niemożliwa lub bardzo droga. Hodowane bakterie produkują też duże ilości niezbędnych , a deficytowych związków, np. aminokwasów bądź witamin. W Japonii lizyna produkowana jest na wielka skalę przez bakterie i dodawana do pieczywa.

Wprowadzenie genu do komórki wymaga zastosowania odpowiedniego wektora. Niezależnie od tego czy będziemy przeprowadzać klonowanie- technika klonowania polega na przeszczepieniu jądra dowolnej komórki organizmu do komórki jajowej innego organizmu tego samego gatunku. Umożliwia to pozaseksualne mnożenie osobników gatunku ludzkiego o identycznej informacji genetycznej, czego konsekwencją stać się może seryjna produkcja dowolnie planowanych sobowtórów, czyli osobników o identycznych uzdolnieniach fizycznych i duchowych. Jeżeli zatem będzie się dokonywać tego zabiegu na substancji genetycznej wybitnych jednostek, to ile razy uda się ten zabieg szczęśliwie przeprowadzić, otrzyma się w wyniku tylu takimi samymi właściwościami obdarzonych osobników. Zakładając upowszechnienie się tego rodzaju praktyk, ludzkość stanie w obliczu możliwości zaludnienia świata grupami ludzi dobranych pod kątem wymogów na eugenicznych zasadach opartego społeczeństwa. Genetycy podjęli także specjalne zabiegi krzyżowania genetycznego różnych gatunków i tworzenia tworów o hybrydalnych właściwościach.
Klonowanie różni się w sposób zasadniczy od tzw. rozczepienia bliźniaczego, które polega na tym, że zarodek, jaki się ukształtował w wyniku połączenia dwóch komórek rozrodczych, w bardzo wczesnym stadium rozwoju dzieli się na dwa odrębne organizmy, mające ten sam genotyp. Efektem tego wydarzenia, jeżeli osiągnie swój biologiczny cel, będzie urodzenie się bliźniaków jednojajowych. Rozczepienie bliźniacze więc jest zjawiskiem, które się zdarza podczas zwyczajnego rozmnażania płciowego, natomiast klonowanie jest metodą rozmnażania pozapłciowego. Wspólny obu wydarzeniem jest tylko fenomen zaistnienia dwóch (lub więcej) osobników o tym samym genotypie: w przypadku rozczepienia bliźniaczego dwóch braci lub sióstr, w przypadku klonowania – dawcy jądra i osobnika sklonowanego.
Do niedawna sądzono, że DNA komórek somatycznych zwierząt utraciło zdolność sterowania rozwojem nowego osobnika. Wydawało się, że totipotencjalność (zdolność ukształtowania się w dowolny organ lub tkankę nowego organizmu) mają u zwierząt wyższych tylko komórki w najwcześniejszych stadiach rozwoju osobniczego. Dopiero najnowszy rozwój genetyki ujawnił znaczną zdolność odzyskania pierwotnej totipotencjalności nawet przez DNA komórek wysoko wyspecjalizowanych. To właśnie dzięki temu odkryciu klonowanie zwierząt wyższych stało się czymś możliwym.
Technicznie możliwe stało się klonowanie nowych istot ludzkich, co budzi oczywiście pytania natury moralnej, jako że człowiek – chociaż jest jednym z gatunków królestwa zwierząt – jest jednak czymś istotnie więcej niż jednym ze zwierząt- czy też próbowali umieścić gen w komórce docelowej, niezbędne będzie połączenie go z wektorem. Wektor jest czymś w rodzaju opakowania umożliwiającego przenoszenie DNA z jednej komórki do drugiej. Umieszczenie genu w pożądanym rejonie nie jest proste. Jest to jeden z największych problemów, z jakim zetknęła się inżynieria genetyczna. Do dzisiaj bowiem nie opanowano techniki pozwalającej na umieszczanie genu w konkretnym miejscu. Prowadzi to często do efektów ubocznych, polegających na wyłączeniu innego genu. Jedynym wyjściem jest więc wykonywanie wielu prób i selekcjonowanie tych komórek, które wykazują komplet pożądanych cech. Ludzie którzy odnieśli konkretne korzyści płynące z zastosowania technologii sztucznej rekombinacji DNA, nie mają dziś wątpliwości, że rozwój tej technologii miał ważne i dobroczynne znacznie. Jednakże na początku lat siedemdziesiątych naszego stulecia, gdy nowa technologia była dopiero wprowadzana, wielu uczonych obawiało się, że jej niewłaściwe użycie może przynieść poważne szkody. Szczególne zaniepokojenie budziła możliwość przypadkowego wyprodukowania organizmu, który miałby szkodliwy wpływ na środowisko. Całkowicie nowe szczepy bakterii lub innych organizmów, z którymi nikt na świecie nie miał jeszcze do czynienia, mogłyby się wymknąć spod kontroli. Uczeni, którzy przyczynili się do rozwoju metod inżynierii genetycznej, świadomi tych zagrożeń, nalegali na opracowanie szczegółowych i ścisłych przepisów, które uczyniłyby nową technologię bezpieczną. Historia ostatnich lat nie potwierdziła żywionych wcześniej obaw. Doświadczenia, w których dokonywano manipulacji genami, prowadzone były bezpiecznie w tysiącach laboratoriów uniwersyteckich i przemysłowych. Najpoważniejsze ostrzeżenia, przewidujące przypadkowe wydostanie się z laboratoriów do środowiska i rozprzestrzenienie szczepów bakterii zawierających groźne geny, okazały się bezpodstawne. Laboratoryjne szczepy E.coli giną szybko poza laboratorium, nie są bowiem w stanie skutecznie konkurować ze szczepami dzikimi, bytującymi w środowisku naturalnym. Doświadczenia, w których stosuje się szczególnie ryzykowne procedury, prowadzone są w specjalnych pomieszczeniach laboratoryjnych zaprojektowanych w ten sposób, by uniemożliwić wydostanie się niebezpiecznych chorobotwórczych zarazków oraz zapewnić bezpieczeństwo pracujących w nim badaczom. Przestano się już obawiać przypadkowego sklonowania niebezpiecznego genu lub uwolnienia groźnego organizmu do środowiska. Nie oznacza to oczywiście, że niemożliwe jest umyślne zaprojektowanie i wytworzenie niebezpiecznych konstrukcji genowych.
Większość uczonych uznaje dziś znaczenie technologii sztucznej rekombinacji DNA i przyznaje, że wiązane z nią obawy zagrożenia dla ludzi i środowiska były przesadzone. Z chwilą ustalenia, że doświadczenia z manipulacją DNA nie są niebezpieczne, złagodzono obowiązujące w stosunku do nich przepisy bezpieczeństwa. Ostre ograniczenia utrzymano natomiast w tych dziedzinach badań, w których technik inżynierii genetycznej używa się do pracy z genami o znanym wysokim stopniu ryzyka oraz w przypadku pracy z potencjalnie groźnymi genami, których efekt dla środowiska nie jest jeszcze w pełni poznany. Ograniczenia dotyczą szczególnie tych projektów, które proponują wprowadzenie do środowiska naturalnego organizmów uzyskanych za pomocą manipulacji genetycznej. Chodzi tu na przykład o odmiany roślin uprawnych, których nasiona lub pyłek mogą się rozprzestrzenić w sposób niekontrolowany. Wiele wysiłku poświęca się obecnie na określenie efektów wprowadzenia do środowiska organizmów zawierających sztucznie zrekombinowane geny. Już wkrótce powinniśmy uzyskać znacznie lepsze rozeznanie co do ewentualnego ryzyka takiego przedsięwzięcia.

INŻYNIERIA GENETYCZNA
Człowiek od dawna ingerował w układy genetyczne zwłaszcza zwierząt hodowlanych i roślin uprawnych. W ciągu ostatnich lat zaczęto do celów praktycznych wykorzystywać wiadomości zebrane przez genetykę molekularną. Najlepszym przykładem wykorzystania genetyki molekularnej jest inżynieria genetyczna. Technika inżynierii genetycznej polega na wycinaniu z jednego genomu określonego genu i wstawianiu go do innego organizmu, i badaniu zachowania tego genu - tzn. czy ulega replikacji i ekspresji.

ZASADA TECHNIKI INŻYNIERII GENETYCZNEJ

a) wbudowanie poszukiwanego genu do plazmidu - Tę metodę nazywamy "strzelaniem na ślepo", gdyż o otrzymaniu klonu bakterii zawierającego gen X decyduje przypadek;
b) izolacja DNA genu X
Stosując metody inżynierii genetycznej można ciąć DNA różnych organizmów, wstawić je do naturalnych lub sztucznych plazmidów i wraz z nimi wprowadzać je przede wszystkim do komórek bakteryjnych.
Dążeniem inżynierii genetycznej jest wykorzystanie genów jednego organizmu, w drugim dzięki przenoszeniu obcego DNA oraz izolacji DNA określonego genu. Często stosowaną metodą jest "strzelanie na ślepo".
W inżynierii genetycznej wykorzystuje się znajomość struktury DNA i kodu genetycznego. Wiele odcinków DNA ma określone sekwencje, czyli znana jest sekwencja nukieotydowa genu. O sekwencji nukleotydów genu można wnioskować na podstawie kolejności ułożenia aminokwasów w białku. Obecnie opracowano metody syntezy DNA bez udziału organizmów innych np. otrzymano insulinę złożoną z 51 aminokwasów, lub niektóre neurohormony zbudowane z kilku aminokwasów. Zastosowanie inżynierii genetycznej pozwala na otrzymanie nowych odmian bakterii mających określone pożądane cechy lub dzięki inżynierii genetycznej istnieje możliwość wprowadzenia genów zwierzęcych do bakterii w celu otrzymania odmian bakterii tworzących białka zwierzęce, co ma zastosowanie w szybszej i tańszej produkcji białek. Głównym obiektem badań inżynierii genetycznej są bakterie. Wprowadzanie obcego DNA do komórek organizmów wyższych jest bowiem trudne. Można obecnie wyizolować z organizmu i hodować komórki i tkanki zwierzęce, do których następnie wprowadza się obcy DNA. Badania dotyczą transformowania zygot lub gamet zwierzęcych np. myszy. ten sposób wprowadzono do organizmu myszy nowe geny. (np. geny królika) Transformacja komórek roślinnych jest trudniejsza ze względu na ścianę celulozową. Zabiegi polegające na całych komórkach lub jądrach komórkowych nazwano inżynierią komórkową np. połączono komórki pochodzące z różnych gatunków zwierząt - technika komórek mieszańcowych pozwoliła na uzyskanie jednorodnych przeciwciał - zwanych monoklonowymi. Technika ta ma duże znaczenie praktyczne, gdyż otrzymując przeciwciała w sposób zwykły z krwi zwierzęcia uodpornionego uzyskuje się mieszaninę różnych przeciwciał, natomiast komórki mieszańcowe tworzą wyłącznie jeden rodzaj przeciwciał.
Ostatnią techniką szeroko obecnie stosowaną jest klonowanie. Klonem nazywamy potomstwo jednego osobnika mnożącego się bezpłciowo, a zatem genetycznie identycznego w stosunku do siebie jak i do organizmu macierzystego. Klonowanie oznacza metodę otrzymywania klonów, a więc zbioru osobników identycznych genetycznie i z organizmów rozmnażających się wyłącznie płciowo. Np. z zapłodnionego jaja żaby usunięto jądro zygoty na jego miejsce wprowadzono jądro pobrane z komórki nabłonka jelitowego innej żaby. Okazało się, że "zmienione jajo" rozwijało się normalnie powstała dorosła żaba. Jajo, z którego ta żaba wyrosła miało jądro diploidalne zawierające geny identyczne z genami żaby, z tkanki, której pobrano jądro. Otrzymano żabę pod względem genetycznym identyczną z żabą, od której pochodziło jądro wprowadzone sztucznie do jaja. W ten sposób można otrzymać klony zupełnie identycznych osobników stąd pochodzi termin klonowanie. Otrzymano już np.: homozygotyczne myszy tzn. mające na homologicznych chromosomach identyczne geny ułożone identycznie. W lutym 1997r. brytyjscy naukowcy z Edynburga ogłosili, że udało im się sklonować owcę. Wykorzystali do tego celu komórki dorosłego zwierzęcia. Z około 200 embrionów rozwiną się tylko jeden, a koszt całego przedsięwzięcia przekroczył milion dolarów. Jednak potencjalne skutki tego przedsięwzięcia mogą być oszałamiająco pociągające i groźne. Osiągnięcie to było bardzo ważne. Zasadniczym celem klonowania jest zwiększenie liczby zwierząt produkujących białka ludzkie. Niedługo po tym wydarzeniu Amerykanie poinformowali świat o udanym klonowaniu małpy (rezusa) w centrum badawczym w Oregonie. Z tą jednak różnicą, że ci uczeni wykorzystali materiał komórkowy z embrionu we wczesnej fazie rozwojowej. Postępy, których dokonali biologowie molekularni i genetycy stawiają przed społeczeństwem wyzwania, do których nie jesteśmy przygotowani. Z ostrożnością należy podchodzić do klonowania człowieka, ale nie można zaprzeczyć sensowności samej idei powielania organizmów. W styczniu 1998 r. kilkanaście państw podpisało konwencję zabraniającą klonowania człowieka. Na początku maja 2002 roku po raz pierwszy na świecie niedojrzałe płciowo, 8-tygodniowe jagnięta mają potomstwo. Dokonali tego za pomocą czeskich uczonych naukowcy z Akademii Rolniczej w Krakowie. Od malutkich owiec pobrali niedojrzałe komórki płciowe, umieścili je w specjalnej odżywce, dzięki której w ciągu 24 godzin dojrzały do rozmnażania i na koniec wszczepili zarodek zastępczej matce. Po 146 dniach urodziły się zdrowe trojaczki. Zdaniem uczonych jest to niezwykle pożyteczne osiągnięcie, które spowoduje, że będą się rodziły doskonalsze, mające gęstszą wełnę lub bardziej odżywcze mleko zwierzęta. Obecnie można również otrzymać z hodowli tkankowej komórek roślinnych homozygotyczne rośliny. Łącząc komórki roślinne można otrzymać komórki mieszańcowe. Z hodowli takich komórek można otrzymać całą nową roślinę, czyli z hodowli komórek mieszańcowych można otrzymać całe mieszańce roślinne, co ma znaczenie praktyczne. W ostatnim czasie opracowano metodę otrzymywania tzw. fenokopii mutacji. Fenokopiami mutacji nazywamy osobniki, w których ujawniają się cechy charakterystyczne dla danej mutacji, jednak bez zmodyfikowania materiału genetycznego. Prawdziwe fenokopie otrzymane zostały przez Jacoba przez zablokowanie translacji określonego genu, otrzymane fenokopie były raczej przypadkowe. Badania inżynierii genetycznej pozwoliły również na lepsze poznanie problemu nowotworów.
Organizmy wyższe, którym wprowadzono nowy, obcy gen, przekazywany następnie pokoleniom zgodnie z podstawowymi prawami dziedziczenia, nazywamy organizmami transgenicznymi. Niżej podaję kilka przykładów tych organizmów:
* w USA na doświadczalnych paletkach testuje się transgeniczną odmianę tytoniu, odporną na środki chwastobójcze - herbicydy.
* uzyskana w pracowniach jednej z amerykańskich firm biotechnologicznych transgeniczna bawełna produkuje włókna zawierające niewielką domieszkę poliestru zwiększającą termoizolacyjność tego materiału. Do pełnego sukcesu gospodarczego jeszcze daleko, ale rośliny produkujące włókna syntetyczne nie są już fikcją.
* Transgeniczne myszy i świnie wykorzystywane się w badaniach genetycznych.
* Prowadzi się badania nad przeniesieniem genów warunkujących możliwość wiązania wolnego azotu z bakterii do komórek roślin wyższych.
* Hoduje się transgeniczne ziemniaki produkujące albuminę typu HSA - białko odpowiedzialne za prawidłowe ciśnienie osmotyczne osocza krwi ludzi.
* Transgeniczne pomidory mają przedłużoną trwałość przechowywania. W USA sprzedawane są od 1994 roku.

BEZPOŚREDNIE ZNACZENIE INŻYNIERII GENETYCZNEJ W ŻYCIU CZŁOWIEKA.

Rozwój inżynierii genetycznej rozbudza nadzieje szczególnie wśród ludzi dotkniętych anomaliami genetycznymi. Naukowcy zaczęli integrować w materiał genetyczny człowieka wdając się w tzw. terapie genowe, które mają ogromną przyszłość. Polegać one mają na:
1. substytucji (podstawieniu) alleli "uszkodzonych" prawidłowymi;
2. korekcjach, czyli "naprawach uszkodzonych" genów;
3. wprowadzeniu, np. drogą transdukcji normalnego genu do zmutowanej komórki;
W tym przypadku problemem jest fakt, że w jednej komórce funkcjonują dwa geny, a efekt tego jest trudny do przewidzenia. Podobnych problemów technicznych jest więcej. Do rozwiązania pozostaje kwestia docierania z terapią genową do jak największej liczby określonych komórek ciała oraz precyzyjnego wstawienia genów we właściwe miejsca chromosomów. Niewłaściwa insercja może być tragiczna w skutkach, gdyż może dojść do unieczynnienia innego genu i pojawieniu się szeregu innych negatywnych skutków.
Jest wiele przykładów wspierania przez współczesną genetykę starań o poprawę zdrowia. Oto kilka przykładów:
* organizmy transgeniczne mogłyby "produkować" ludzkie organy niezbędne do przeszczepów; tego rodzaju eksperymenty prowadzono już z transgenicznymi świniami. Chociaż to dopiero wstępny etap badań - wyniki są obiecujące.
* upowszechnienie terapii genowych - byłoby niewątpliwie ogromnym osiągnięciem. Duże nadzieje wiąże się z leczeniem m. in. mukowiscydozy za pomocą inhalacji zawierających wektory wirusowe. W tych ostatnich przenoszone są prawidłowe geny kodujące białko, aktywujące kanały chlorkowe w komórkach pacjenta.
* Wczesne wykrycie szeregu chorób dziedzicznych możliwe stało się dzięki użyciu tzw. sond molekularnych (testy genetyczne). Sondą jest zwykle odpowiedni odcinek cDNA znakowany radioaktywnie. W badaniach tego typu wykorzystuje się zdolność sondy do hybrydyzacji z określoną sekwencją testowanego DNA (mieszańcowe DNA można wykryć metodami radiograficznymi. Z badań przeprowadzonych w National Institute of Health w USA wynika, że w połowie 2000 roku wykorzystywano już kilkaset testów genetycznych. Przykładem mogą być testy na obecność zmienionych genów odpowiadających za fenyloketonurię, anemię sierpowatą, chorobę Huntingtona, czy też obecność zmutowanych genów BRCA. W tym ostatnim przypadku nie wiadomo jednak na ile geny te zwiększają ryzyko zachorowania na raka piersi lub jajników.
* Transkryptomika to dziedzina za pomocą, której określane jest miejsce i czas aktywności genów (ideałem jest powstanie naszego transkryptonu - ogółu cząsteczek mRNA wyprodukowanych przez ludzkie komórki). Do rozpoznawania sekwencji mRNA wykorzystuje się najczęściej jego zdolność do hybrydyzacji cDNA. W ten sam sposób można określić np. aktywność określonych genów w komórkach rakowych.
* Proteomika zajmuje się identyfikacją i określaniem białek kodowanych przez określone geny (ideałem jest tu określenie ludzkiego protenomu - zbioru wszystkich białek produkowanych przez ludzkie komórki). Poznanie sposobu wytwarzania i właściwości białek pozwala na szybkie opracowanie nowych generacji leków, np. wiążących białko produkowane przez komórki nowotworowe albo blokujących określone geny.


BEZPOŚREDNIE ZNACZENIE INŻYNIERII GENETYCZNEJ W GOSPODARCE CZŁOWIEKA
Celem zabiegów hodowlanych jest stworzenie odmian maksymalnie homozygotycznych, ponieważ ich potomstwo jest bardziej jednorodnie, a selekcjonowaniu ulegają cechy determinowane przez allele recesywne, bądź takie, które nie wykazują dominacji zupełnej.
Dla szybkiego osiągnięcia tego celu - roślin przez kilka pokoleń stosuje się samozapylenie, natomiast u zwierząt - chów wsobny (inbreeding), czyli kojarzenie osobników blisko spokrewnionych. Osiągnięcie homozygotyczności jest idealnym rozwiązaniem, tymczasem w wielu wypadkach kolejne pokolenia "wsobne" są coraz mniej żywotne i plenne. Najczęstszą przyczyną jest występowanie niekorzystnych, recesywnych genów, które w dzikich populacjach ujawniają się bardzo rzadko. Siedemdziesiąt lat temu wydawało się, że sytuacja stała się patowa i selekcja sztuczna wprowadziła hodowców i rolników w tzw. ślepą uliczkę. Jakież więc było zdziwienie amerykańskich badaczy, gdy na początku lat dwudziestych naszego stulecia krzyżowali ze sobą różne rachityczne linie czystej kukurydzy. Potomstwo (F1) części takich krzyżówek wyrosło bowiem niezwykle bujnie, wyraźnie przewyższając plennością wszystkie znane wówczas odmiany, zarówno dzikie jak i hodowane.
Przyczyną tego dość nieoczekiwanego sukcesu najprawdopodobniej był wysoki poziom heterozygotyczności mieszańców. To miałoby maskować obecność niekorzystnych alleli o charakterze recesywnym. Być może tak jest rzeczywiście. Jednak molekularne podłoże przewagi heterozygot nad homozygotami nie zostało do dzisiaj w pełni poznane. Heterozje można stwierdzić również u zwierząt, np. świni czy bydła.
Krzyżowanie rasotwórcze ma na celu utworzenie nowej rasy, lepiej dostosowanej do warunków. Efekt można osiągnąć przez uprzednio przedstawione krzyżowanie lub przez krzyżowanie kilku ras. Jest to proces długotrwały, ponieważ zmieszane stado wykazuje bardzo dużą zmienność wskutek rozczepienia się cech. Za rasę uznaje się odpowiednio liczebną grupę zwierząt, która wykazuje duże ujednolicenie w typie budowy i w celach użytkowych, a w potomstwie nie występuje większa zmienność niż w stadzie rodzicielskim. Na przykład w Polsce prowadzi się prace nad wyhodowaniem nowej rasy długowełnistej owcy. Krzyżowanie użytkowe stosuje się wykorzystując zjawisko heterozji. Do krzyżowania wybiera się zwierzęta dwóch ras o dobrze wyrażonych cechach - celem jest uzyskanie u mieszańców harmonijnego połączenia cech obu ras. Obecnie oprócz krzyżówek w obrębie ras i gatunku, uzyskano krzyżówki międzygatunkowe - główną przeszkodą w takim krzyżowaniu, są różnice w liczbie chromosomów oraz właściwości fizjologiczne. Uzyskano obecnie z krzyżówek międzygatunkowych muła lub krzyżówkę żubra z bydłem domowym. Przedstawione metody mają na celu zwiększenie wydajności hodowli zwierząt, co pozwala hodowcom na oszczędność stosowanych materiałów oraz oszczędność pracy ludzkiej.
Zadaniem hodowli roślin jest ulepszanie roślin uprawnych i tworzenie nowych odmian, podobnie jak w hodowli zwierząt, wykorzystano wiele nauk a przede wszystkim genetykę. Zaniechanie pracy nad ulepszaniem istniejących odmian (hodowli zachowawczej), prowadzi do szybkiego pogorszenia się materiału siewnego i spadku plonów. Natomiast tworzenie nowych odmian (hodowla twórcza), należy uznać za najszybszy i najbardziej istotny czynnik zwiększenia plonów u roślin.
Efekty krzyżowania:
a) - większa zmienność roślin przystosowanych do nowych środowisk,
b) - nowe kombinacje cech,
c) - transgresja,
d) - epistaza,
e) - nowe sprzężenie genów,
f) jeżeli określona cecha roślin jest "jednogenowa" to w niewielkim stopniu uległa wpływom środowiska. Jest to ważne dla hodowców, bo dziedziczy się na podstawie praw Mendla - cechy wielogenowe powodują dużą różnorodność mieszańców, ale utrudniają hodowlę,
g) Zjawisko transgresji można przedstawić
P AA bb x aa BB
F1 Aa Bb
F2 AA BB........ aa bb
A więc wykształcenie się jakiejś cechy powyżej zakresu zmienności form rodzicielskich następuje na skutek sumowania efektów genów dominujących i odwrotnie, pogorszenie przez sumowanie genów recesywnych

Zagrożenia

Rozwój inżynierii genetycznej niesie za sobą również zagrożenia. Choćby niedawne ataki bioterrorystyczne w USA i innych krajach. Użycia broni bakteriologicznej zakazano w 1925 r., a produkcji i pozyskiwania bojowych materiałów zakaźnych w 1972. Te konwencje nie są przestrzegane przez wszystkie państwa. Szczególne zagrożenie wynika, gdy korzystają z niej terroryści. Szybki rozwój biotechnologii ułatwia im dostęp do nowych materiałów, mogą modyfikować wirusy i bakterie tak, aby nie działała na nie szczepionka. Oprócz osławionego wąglika są jeszcze gorsze choroby, bo mogące przenieść się między ludźmi, np. dżuma, ospa prawdziwa, wirusy gorączek krwotocznych (ebola, marburg i inne).
Niebezpieczne może być zaatakowanie upraw roślin lub hodowli zwierząt. Taka operacja jest obecnie ułatwiona, ponieważ populacje hodowane są z reguły mało zróżnicowane genetycznie, więc wszystkie osobniki mogą być nieodporne na dany czynnik chorobotwórczy.
Poza wymienionymi zastosowaniami, jest jeszcze wiele innych. Wiele prac z dziedziny biotechnologii balansuje na krawędzi etyki. Dotyczą one ostatnio pozyskiwania komórek macierzystych, czyli takich, które nie mają ustalonego rodzaju. Mogą być użyteczne przy leczeniu choroby Parkinsona, białaczki. Nie ma problemów moralnych, jeśli pozyskujemy je z krwi pępowinowej lub od osoby dorosłej. Niestety, próbuje się uzyskać je z płodu. Niedawno firma Advanced Cell Technologic sklonowała człowieka w celu i uzyskania tych komórek. Bardzo niebezpieczne jest stworzenie embrionu, który ma jedynie przedłużyć życie kogoś, bez swojej zgody poświęcając dla niego życie. Kolejne to użycie zmodyfikowanych mikrobów do syntezy leków.
Można się obawiać, że wykorzystanie genów służyć będzie celom przynoszącym korzyści przede wszystkim bogatym, uprzemysłowionym krajom. Zaczyna się też budzić świadomość, ze zachowanie genetycznych zasobów mikroorganizmów jest równie istotne, co ochrona ginących gatunków zwierząt. Naukowcy z niezależnego Instytutu Panos pracują nad propagowaniem zrównoważonego rozwoju w krajach Trzeciego Świata. Wskazali oni, że prawdziwym wyzwaniem dla rozwijających się krajów, czy dla tych, którzy niosą pomoc tym krajom oraz dla wielkich farmaceutycznych i chemicznych firm jest dopilnowanie, by wykorzystanie w biotechnologii każdego genu pochodzącego z kraju rozwijającego się wiązało się ze sprawiedliwym podziałem korzyści.

Prowadzone są również prace, niektóre bardzo zaawansowane, nad wyhodowaniem roślin ze szczepionką. Miałaby ona szerokie zastosowanie w krajach trzeciego świata. Hodowana jest kukurydza, z której liści, po odpowiedniej obróbce, otrzymujemy tworzywa sztuczne.
Inżynieria genetyczna jest bardzo obiecującą technologią, jednak trzeba stworzyć normy prawne i społeczne regulujące jej badania. Należy na nią uważać, ponieważ użyta w celu zdobycia szybkiego zysku, jest krótką drogą do stworzenia i pogłębienia "cywilizacji śmierci".


Przydatna praca? Tak Nie
Komentarze (7) Brak komentarzy zobacz wszystkie
22.12.2011 (22:07)

zamiast po prostu znaczenie, to cała książka ;o tego się nawet czytać nie chce. 0 pomocy ;]

7.12.2011 (15:23)

no nie wiem trochę za długie żeby przepisać do zeszytu !:)

27.7.2006 (14:30)

co to są rachityczne linie czystej kukurydzy???

27.7.2006 (14:21)

jak dostane 5 to ... podziekuje :)

27.7.2006 (14:21)

Piszcie bibliorafie do prac!!!!!!!!!!1



kasia280319840 rozwiązanych zadań
punktów za rozwiązanie do 53 rozwiązań 0 z 2
Rozwiązuj

dawiddawido12340 rozwiązanych zadań
Biologia 100 pkt 20.11.2014 (19:41)

Podaj jaka żywność jest pakowana w opakowania metalowe 

Rozwiązań 2 z 2
punktów za rozwiązanie do 75 rozwiązań 2 z 2
Rozwiązuj

dawiddawido12340 rozwiązanych zadań
punktów za rozwiązanie do 8 rozwiązań 0 z 2
Rozwiązuj

dianax406x0 rozwiązanych zadań
punktów za rozwiązanie do 15 rozwiązań 0 z 2
Rozwiązuj

Masz problem z zadaniem?

Tu znajdziesz pomoc!
Wyjaśnimy Ci krok po kroku jak
rozwiązać zadanie.

Zaloguj się lub załóż konto

Serwis stosuje pliki cookies w celu świadczenia usług. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w urządzeniu końcowym. Możesz dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w Serwis stosuje pliki cookies w celu świadczenia usług. Więcej szczegółów w polityce prywatności.