Organizmy modelowe i transgeniczne

Prezentacja na temat: "Organizmy modelowe i transgeniczne"— Zapis prezentacji:

1 Organizmy modelowe i transgeniczne
mikroorganizmy, rośliny, zwierzęta

2 Organizmy modelowe

3 Co to jest organizm modelowy?
wiele aspektów biologii wykazuje podobieństwo u większości lub wszystkich organizmów, ale często są o wiele łatwiejsze do badania, szczególnie w jednym organizmie niż w innych, te często badane organizmy są powszechnie określane jako wzorowe organizmy, ponieważ każdy z nich ma jedną lub więcej cech, które sprawiają, że nadaje się on do badań laboratoryjnych.

4 Organizmy modelowe najbardziej popularne modele organizmów cechuje:
szybki rozwój w krótkim cyklu życia, duża liczba potomstwa, mały rozmiar osobników dorosłych, dostępność, poznany genom, złożony rozwój.

5 Organizmy modelowe ssaki

6 Mysz Jest najbliższym modelem organizmu ssaków odpowiadającemu ludziom. Sekwencje genów, kodujące liczne białka odpowiedzialne za wykonywanie ważnych procesów biologicznych, zarówno u ludzi i myszy, prezentują wysoki stopień podobieństwa. Wyjaśnienie sekwencji genomu myszy umożliwia również studiowanie i zrozumienie chorób u ludzi, jak również mechanizmy badające nowe strategie leczenia w sposób, który nie może być dokonywany w ludzi.

7 Szczur Duża liczba modelowych, krzyżowanych wsobnie szczurów, dostarcza dużej ilości danych, ważnych dla badań nad ludzkim zdrowiem i chorobami. Zwierzęta te stanowią unikalne źródło dla badania i identyfikacji genetycznej ścieżek prowadzących do ludzkich chorób. Szczur jest również modelem dla wielu badań fizjologicznych, związanych z funkcjami serca i naczyń, drogami oddechowymi, metabolizmem, neurologiczną kontrolą, wiekiem oraz badaniami dotyczącymi nadciśnienia tętniczego.

8 Organizmy modelowe nie odnoszące się do ssaków

9 Archaea Po pierwsze, stanowią one najbardziej prymitywne organizmy jakie dotychczas odkryto i stwierdzono znaczne podobieństwo do niektórych z pośród pierwszych znanych skamieniałości. Po drugie, żyją w najbardziej ekstremalnych środowiskach na Ziemi. Ponadto, chociaż archaea przypominają bakterie i posiadają niektóre geny, które są podobne do genów bakterii, mają także inne geny, które przypominają eukaryotes oraz niektóre geny, które wydają się być unikatowe.

10 Caenorhabditis elegans
Mały wolnożyjący w glebie nicień, najlepiej charakteryzuje wielokomórkowe zwierzęta na poziomie genomiki, genetyki, embriologii, komórki i neurobiologii. C. elegans jest unikalnym modelem wśród organizmów, które mogą być hodowane i manipulowane genetycznie z prędkością i łatwością mikroorganizmów, jednocześnie oferując cechy prawdziwego zwierzęcia. Posiada pełen zestaw organów, ma złożony system czuciowy, wykazuje skoordynowane zachowanie.

11 Saccharomyces cerevisiae
Powszechnie znane jako drożdże piekarnicze lub browarnicze, zostały wykorzystane w badaniach naukowych na bardzo długi czas. Kompletną sekwencję genomu S. cerevisiae (szczep laboratoryjny S288C) uzyskano w 1996 r., czyniąc drożdże pierwszym eukariotycznym organizmem, który zsekwencjonowano w całości. Łatwość manipulacji genetycznych u drożdży pozwala na ich wykorzystanie do wygodnej analizy i funkcjonalnego rozdzielania produktów genów pochodzących z innych eukaryota.

12 Danio pręgowany Danio reri, jest używany jako organizm modelowy ze względu na swoje niewielkie rozmiary, krótki cykl życia, łatwość hodowli i zdolność do częstych mutacji istotnych dla ludzkiego zdrowia i chorób. Rozwój zarodkowy u D. reri może być obserwowany przez przejrzyste jaja i ściśle nawiązuje do wyższych kręgowców, co jest przydatne do badania rozwoju i mutacji. Inne wspólne z człowiekiem cechy to krew, nerki i system optyczny.

13 Dictyostelium discoideum
Grzyb należący do gromady śluzorośla jest potężnym organizmem modelowym ze względu na szybki czas powstawania, łatwość odwrotnej genetyki oraz łatwość użycia w badaniu wielu dziedzin biologii komórkowej i molekularnej. Komórki Dictyostelium rosną jak u jednokomórkowych organizmów, ale w przypadku wygłodzenia, łączą się i tworzą tkanki wielokomórkowe zdolne do zróżnicowania w wiele typów komórek.

14 Organizmy transgeniczne
modyfikowane genetycznie, GMO

15 www.biotechnolog.pl organizmy modyfikowane genetycznie (GMO)
organizmy transgeniczne

16 Genetically Modified Organism
organizmy modyfikowane genetycznie, GMO, organizmy transgeniczne - są to organizmy które zawierają w swoim genomie obce geny, pochodzące z obcego organizmu, dziedziną nauki zajmującą się modyfikacjami organizmów jest inżynieria genetyczna - umożliwia wyizolowanie i namnożenie dowolnego genu z dowolnego organizmu i za pomocą różnych metod wprowadzenia go do genomu modyfikowanego organizmu.

17 Powierzchnia upraw GMO na świecie

18

19 Dopuszczanie GMO na rynki
1994 r. Agencja ds. Żywności i Żywienia dopuszcza do uprawy pomidora FlavrSavr (pierwsza roślina na świecie dopuszczona do uprawy). 2004 r. UE dopuszcza na rynek kukurydzę odporną na działanie larwy omacnicy prosowianki (pierwsza roślina dopuszczona do obrotu w Europie). W Polsce wydano 38 zezwoleń na wprowadzenie produktów GMO na rynek (soja, kukurydza). Biologia - zakres podstawowy. B. Jakubik, R. Szymańska. Wydawnictwo OPERON

20 Zasady znakowania produktów genetycznie zmodyfikowanych
zawiera rozporządzenie 1830/2003 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 września 2003 r. a w Polsce jest to regulowane przez ustawy: o warunkach zdrowotnych żywności i żywienia z dnia 11 maja 2001 r., oraz o organizmach zmodyfikowanych genetycznie z dnia 22 czerwca 2001 r. Biologia - zakres podstawowy. B. Jakubik, R. Szymańska. Wydawnictwo OPERON

21 Rodzaj informacji, jakie trzeba podać na opakowaniu produktu GMO
W przypadku produktów GM wstępnie opakowanych na etykiecie umieszczone powinny być wyrazy: „Ten produkt zawiera organizmy zmodyfikowane genetycznie” lub „Ten produkt zawiera zmodyfikowany(-e/-ą) genetycznie [nazwa organizmu(-ów)]”. W przypadku oferowanych konsumentowi końcowemu produktów GM innych niż opakowane wstępnie, na wystawie produktu lub w towarzyszącej mu formie prezentacji powinny znajdować się wyrazy „Ten produkt zawiera organizmy zmodyfikowane genetycznie” lub „Ten produkt zawiera zmodyfikowany(-e/-ą) genetycznie- [nazwa organizmu(-ów)]”.

22 Oznacza się tylko te produkty, gdzie zawartość GMO przekracza 0,9%.
Biologia - zakres podstawowy. B. Jakubik, R. Szymańska. Wydawnictwo OPERON

23 Metody wykrywania GMO DNA są oparte na łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR), podczas gdy obecność charakterystycznych białek pozwala wykryć test ELISA. Stosowane są także metody wykorzystujące mikromacierze DNA, spektrometrie masową, chromatografię czy spektroskopię w podczerwieni.

24 Mikroorganizmy transgeniczne

25 Mikroorganizmy transgeniczne
W medycynie są wykorzystywane do: tworzenia szczepionek rekombinowanych np. przeciwko WZW B (drobnoustroje zostają pozbawione genów zjadliwości), niszczenia komórek nowotworowych (bakterie onkolityczne np. Salmonella), produkcji antybiotyków np. streptomycyna, produkcji ludzkich białek – E.coli wytwarza ludzką insulinę.

26 Mikroorganizmy transgeniczne
W rolnictwie są wykorzystywane do: osiągnięcia np. odporności na szkodniki (Agrobacterium  tumefaciens) poprzez wprowadzanie do materiału genetycznego roślin informacji genetycznej bakterii, zastępowanie nawozów chemicznych lub ich uzupełnienia np. Rhizobium, ochrony roślin przed patogenami np. Pseudomonas putida wytwarza substancję antygrzybiczną co chroni m.in. zboża

27 Mikroorganizmy transgeniczne
W walce z zanieczyszczeniami są wykorzystywane do: rozkładu ksenobiotyków, poprzez syntezę enzymu, produkcji materiałów biodegradowalnych, usuwania toluenu i rtęci szczególnie po katastrofach morskich.

28 Mikroorganizmy transgeniczne
W przemyśle są wykorzystywane do: produkcji nowych enzymów i związków chemicznych, produkcji aminokwasów egzogennych, witamin, konserwantów czy barwników.

29 Rośliny transgeniczne

30 Rośliny transgeniczne
Modyfikowane genetycznie są głównie rośliny mające duże znaczenie gospodarcze, zmiana genomu ma na celu nadanie im pożądanych przez człowieka cech, tj. większa trwałość, odporność na szkodniki, wirusy i grzyby, herbicydy (środki ochrony roślin), podniesienie ich cech jakościowych, np. lepszego smaku.

31 Modyfikacje roślin transgenicznych
Odporność na herbicydy czyli chemiczne środki ochrony roślin, środki chwastobójcze. Są to najpowszechniejsze modyfikacje roślin. Nadanie odporność rośliny na działanie herbicydu pozwala na niego stosowanie, bez obawy o zniszczenia uprawianej rośliny.

32 Modyfikacje roślin transgenicznych
Odporność na choroby powodowane przez grzyby, wirusy, bakterie uzyskuje się poprzez wprowadzenie transgenu kodującego enzymy, które niszczą ich ścianę komórkową. Odporność na wirusy uzyskuje się poprzez wprowadzenie genów kapsydu danego wirusa, a także jego enzymów. Przykładem może być tytoń odporny na wirusa mozaiki tytoniowej.

33 Modyfikacje roślin transgenicznych
Odporność na owady. Gen odpowiedzialny za taką odporność - gen Bt - uzyskuje się z bakterii glebowej Bacillus thuringensis. Gen ten koduje specyficzne białko, które jest toksyczne dla owadów. Szkodnik po zjedzeniu komórek rośliny umiera. Białko uzyskuje swoją toksyczność tylko wewnątrz przewodu pokarmowego określonych gatunków szkodników, nie jest toksyczne dla innych organizmów - np. człowieka.

34 Modyfikacje roślin transgenicznych
Odporność na niekorzystne warunki środowiska. Czyli na mróz, wysoką temperaturę, suszę, i zasolenie gleby, nadmiar promieniowania - umożliwia uprawę rośliny na terenach dotychczas niekorzystnych dla nich. Także uzyskuje się rośliny odporne na metale w glebie. Tworzy się także rośliny zdolne do akumulacji metali ciężkich - dzięki temu pobierając je z gleby oczyszczają środowisko, np. gorczyca.

35 Zwierzęta transgeniczne

36 Zwierzęta transgeniczne
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, czy są bezpłodne.

37 Modyfikacje zwierząt GMO
Modyfikacje mające na celu wytwarzanie w organizmie zwierząt genetycznie zmienionych białek wykorzystywanych jako leki - czyli wykorzystywanie ich jako bioreaktorów. Przykład: dzięki krowom czy owcom produkowana jest przez gruczoły mleczne - antytrombina - ludzki enzym - czynnik krzepliwości krwi (leczenie anemii).

38 Modyfikacje zwierząt GMO
Uzyskanie szybszego wzrostu zwierząt hodowlanych. Przykład: wprowadzenie genów produkujących hormon wzrostu np. u łososi, karpi, świń, królików.

39 Modyfikacje zwierząt GMO
Krowy dające więcej mleka, oraz mleko specjalnie przystosowane do produkcji serów. Przykład: wprowadzono dodatkowe kopie genów kodujących kazeinę czyli białkowy składnik twarogów i białych serów. Modyfikacje powoduje to, iż z mleka łatwiej jest uzyskać ser - można go uzyskać więcej z tej samej objętości mleka oraz szybciej.

40 Modyfikacje zwierząt GMO
Odporność na choroby. Przykład: jak w przypadku modyfikacji roślin, modyfikacje warunkujące oporność na niektóre choroby np. grzybicze.

41 Modyfikacje zwierząt GMO
Modyfikowane świnie jako dawcy narządów. Polska transgeniczna świnia ma wbudowany gen, który może znieść immunologiczną barierę międzygatunkową pomiędzy świnią i człowiekiem.

42 Modyfikacje zwierząt GMO
Zwierzęta transgeniczne są wykorzystywane do produkcji licznych związków leczniczych. Króliki wykorzystywane są m.in. do produkcji związków takich jak: interleukina, czynnik IGF1, ludzki hormon wzrostu, alfa-glukozydaza, czy białko C biorące udział w krzepnięciu krwi.

43 Inne modyfikacje zwierząt GMO
Owce wytwarzające wełnę toksyczną dla moli i nie kurczącą się w praniu. Lepsza jakość mięsa, mleka. Transgeniczne koty dla alergików - ich sierść nie powoduje alergii. Transgeniczne rybki akwariowe z genami z meduzy, dzięki którym fluoryzują w ciemności.

44 GMO - za czy przeciw? Argumenty „za” Argumenty „przeciw”
Przepisy unijne: mówiące między innymi, że państwa członkowskie UE nie mogą zakazywać, ograniczać i utrudniać wprowadzania do obrotu GMO, jeśli zostały one dopuszczone na szczeblu unijnym. Nie znamy wyników badań na temat wpływu GMO na stan zdrowia ludzi, zwierząt, podczas gdy uprawy tradycyjne są zdrowe. Jako zagrożenie dla życia ludzi podaje się: toksyczność, wzrost ryzyka zachorowania na nowotwory i alergie.

45 GMO - za czy przeciw? Argumenty „za” Argumenty „przeciw”
Z punktu widzenia producenta mogą być bardziej konkurencyjne, ze względu na niższe koszty zabiegów ochronnych (choroby, szkodniki), paszy. Przejście na GMO grozi bioróżnorodności, jej zubożeniu w środowisku. Ochrona bioróżnorodności, rodzimych ras i odmian jest obecnie priorytetem UE.

46 Jest szansa na tańszą produkcję np. biopaliw na bazie GMO.
GMO - za czy przeciw? Argumenty „za” Argumenty „przeciw” Jest szansa na tańszą produkcję np. biopaliw na bazie GMO. Rośnie coraz większy sprzeciw społeczeństw przeciwko uprawom i żywności genetycznie modyfikowanej (wg Eurobarometru, sondaży).

47 Uprawy i żywność GMO mogą być tańsze (ekologiczne droższe).
GMO - za czy przeciw? Argumenty „za” Argumenty „przeciw” Uprawy i żywność GMO mogą być tańsze (ekologiczne droższe). Staramy się dbać o środowisko i organizmy żywe, które od milionów lat żyją w różnych środowiskach, ich zmienność, bogactwo jest wynikiem adaptacji do skrajnych środowisk.

48 Koniec 