17.1F: Генетично модифіковані організми (ГМО)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4696

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Трансгенна модифікація, додавання рекомбінантної ДНК до виду, призвела до експресії бажаних генів у рослин і тварин.

Цілі навчання

Опишіть, як дослідження трансгенних рослин і тварин допомагає людям.

Ключові моменти

Трансгенні тварини - це ті, які були модифіковані для експресії рекомбінантної ДНК іншого виду.
Маніпулювання трансгенними рослинами, тими, які отримали рекомбінантну ДНК від інших видів, призвело до створення видів, які демонструють стійкість до хвороб, стійкість до гербіцидів та пестицидів, кращу харчову цінність та кращий термін зберігання.
Товщина клітинної стінки рослини робить штучне введення ДНК в рослинні клітини набагато складнішим, ніж у клітині тварин.

Ключові умови

трансгенні: або відносяться до організму, геном якого був змінений шляхом додавання гена з іншого виду; генетично модифікований
генетично модифікований організм: організм, генетичний матеріал якого був змінений за допомогою методів генної інженерії

Трансгенні тварини

Хоча кілька рекомбінантних білків, що використовуються в медицині, успішно виробляються в бактеріях, деякі білки вимагають еукаріотичного тваринного господаря для правильної обробки. З цієї причини бажані гени клонуються та виражаються у тварин, таких як вівці, кози, кури та миші. Тварини, які були модифіковані для експресії рекомбінантної ДНК, називаються трансгенними тваринами. Кілька людських білків експресуються в молоці трансгенних овець і кіз, інші ж - в яйцях курей. Миші широко використовуються для експресії та вивчення ефектів рекомбінантних генів та мутацій.

Трансгенні рослини

Маніпулювання ДНК рослин (або створення генетично модифікованих організмів, званих ГМО) допомогло створити бажані ознаки, такі як стійкість до хвороб, стійкість до гербіцидів та пестицидів, краща харчова цінність та кращий термін зберігання. Рослини є найважливішим джерелом їжі для людського населення. Фермери розробили способи відбору сортів рослин з бажаними ознаками задовго до того, як були налагоджені сучасні біотехнологічні практики. Рослини, які отримали рекомбінантну ДНК від інших видів, називають трансгенними рослинами. Оскільки чужорідні гени можуть поширюватися на інші види в навколишньому середовищі, для забезпечення екологічної стабільності потрібні великі випробування. Такі скоби, як кукурудза, картопля та помідори, були першими сільськогосподарськими рослинами, які були генетично інженерними.

зображення — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Трансгенні Рослини: Кукурудза, основна сільськогосподарська культура, яка використовується для створення продуктів для різних галузей промисловості, часто модифікується за допомогою біотехнології рослин.

Трансформація рослин за допомогою Agrobacterium tumefaciens

Перенесення генів відбувається природним шляхом між видами в мікробних популяціях. Багато вірусів, що викликають захворювання людини, такі як рак, діють шляхом включення їх ДНК в геном людини. У рослин пухлини, викликані бактерією Agrobacterium tumefaciens, відбуваються шляхом перенесення ДНК від бактерії до рослини. Хоча пухлини не вбивають рослини, вони затримують рослини, які стають більш сприйнятливими до суворих умов навколишнього середовища. Багато рослин, такі як волоські горіхи, виноград, горіхи та буряк, уражаються A. tumefaciens. Штучне введення ДНК в рослинні клітини є більш складним, ніж в клітині тварин, через товсту клітинну стінку рослин.

Дослідники використовували природний перенос ДНК від Agrobacterium до рослинного господаря для введення фрагментів ДНК за їх вибором у господарів рослин. У природі хвороботворні A. tumefaciens мають набір плазмід, званих плазмідами Ti (пухлиноіндукуючі плазміди), які містять гени для виробництва пухлин у рослин. ДНК з плазміди Ti інтегрується в геном зараженої рослинної клітини. Дослідники маніпулюють плазмідами Ti, щоб видалити гени, що викликають пухлину, і вставити потрібний фрагмент ДНК для перенесення в геном рослини. Плазміди Ti несуть гени резистентності до антибіотиків для сприяння відбору, а також можуть розмножуватися в клітині кишкової палички.

Органічний інсектицид Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (Bt) - бактерія, яка виробляє кристали білка під час споролювання, токсичні для багатьох видів комах, які вражають рослини. Bt токсин повинен потрапляти комахами, щоб токсин активувався. Комахи, які з'їли Bt токсин, перестають харчуватися рослинами протягом декількох годин. Після того як токсин активізується в кишечнику комах, смерть настає протягом пари днів. Сучасна біотехнологія дозволила рослинам закодувати власний кристалічний Bt токсин, який діє проти комах. Гени кристалічного токсину були клоновані з Bt і введені в рослини. Було виявлено, що токсин Bt є безпечним для навколишнього середовища, нетоксичним для людей та інших ссавців і схвалений для використання органічними фермерами як природний інсектицид.

Смак Savr Томатний

Перший ГМ урожай, який буде введений на ринок був Flavr Savr томатний, вироблений в 1994 році. Технологія Antisense РНК використовувалася для уповільнення процесу розм'якшення і гниття, викликаного грибковими інфекціями, що призвело до збільшення терміну зберігання томатів ГМ. Додаткова генетична модифікація поліпшила смак цього томата. Томат Flavr Savr не успішно залишився на ринку через проблеми зі збереженням та доставкою врожаю.