Генетически модифицированные продукты

Санкт-Петербургский  государственный университет сервиса и экономики

Кафедра прикладной физики

 

 

 

 

Концепции современного естествознания

Реферат на тему «Генетически модифицированные продукты»

 

 

Выполнил: студентка 1 курса ИЭУПС группа 080200.1 Вычегжанина Анна

Проверил: кандидат технических наук, доцент, Успенская Галина Александровна

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011

 

Оглавление

 

Введение.

Население планеты  к 2020 г., по прогнозам, составит около 7,7 млрд человек, почти половина которых  будет проживать в городах. К  этому времени для обеспечения  себя продовольствием человечество должно увеличить производство зерна минимум на 41%, мяса – на 63%, картофеля и корнеплодов – на 40%. Достигнуть этого с помощью традиционных агротехнических приемов практически невозможно, поскольку ресурсы таких подходов уже в основном исчерпаны, а главное – на подобные разработки требуются годы, а иногда и десятилетия. Определенные надежды на этом  пути связаны с генной инженерией – комплексом подходов и методов для направленного изменения генетических свойств растений.

Получением  и испытанием генетически модифицированных растений (генетически модифицированных растений) занимаются во всем мире сотни коммерческих фирм. Ни одна новая технология не привлекала к себе столь пристального внимания ученых всего мира, у которых до сих пор нет единого мнения о безопасности генетически модифицированных источников питания. Хотя нет ни одного научного факта против использования трансгенных продуктов, но и доказать их полную безопасность пока невозможно.

Неоднозначно  отношение людей и к вмешательству  в конструкцию генома по нравственным и религиозным соображениям. Все вышесказанное сделало генную инженерию самым мощным возмутителем спокойствия мировой общественности.

В средствах массовой информации тема генетически модифицированных продуктов звучит все чаще. Обсуждается их безопасность для здоровья и жизни  человека, экологии, а также экономическая эффективность использования трансгенных пищи.

Экспериментальное создание генетически модифицированных организмов началось еще в 70-е годы XX века. В 1992 г. в Китае стали выращивать табак, устойчивый к пестицидам. В 1994 г. в США появились генетически модифицированные помидоры, устойчивые к транспортировке. С этого времени производство генетически модифицированных продуктов набирало обороты и сейчас мы можем встретить генетически модифицированных сою, кукурузу, рис, картофель, помидоры, сахарную свеклу, пшеницу, горох, подсолнечник, папайю, хлопок, табак, коров с повышенной жирностью молока, лосося, который может жить как в соленой, так и в пресной воде и многих других организмов.

В своей работе я попробую разобраться, что же такое генетически модифицированные организмы и продукты, каковы их положительные и отрицательные стороны, оценить положение с генетически модифицированными продуктами в России и узнать практические аспекты разработки генетически модифицированных организмов. 
1.Понятие генетически модифицированных организмов.

Генетически  модифицированные (трансгенные) организмы можно определить как организмы, генетический материал которых (ДНК) изменен способом, недостижимым естественным путем в ходе скрещивания и рекомбинации. ГМО – это генно-инженерная химера, содержащая в своем генетическом аппарате фрагменты ДНК из любых других живых организмов (например, в растении могут «работать» гены насекомого, животного или даже человека).

Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутагенеза.

2.Цели и методы создания ГМО

2.1 Цели создания ГМО

Разработка ГМО некоторыми учеными  рассматривается как естественное развитие работ по селекции животных и растений. Другие же, напротив, считают генную инженерию полным отходом от классической селекции, так как ГМО — это не продукт искусственного отбора, то есть постепенного выведения нового сорта (породы) организмов путем естественного размножения, а, фактически, искусственно синтезированный в лаборатории новый вид.

Во многих случаях использование  трансгенных растений сильно повышает урожайность. Есть мнение, что при  нынешнем размере населения планеты  только ГМО могут избавить мир от угрозы голода, так как при помощи генной модификации можно увеличивать урожайность и качество пищи, создавать культуры, устойчивые к неблагоприятным климатическим условиям, а также сорта растений со свойствами «живых вакцин». Противники этого мнения считают, что при современном уровне агротехники и механизации сельскохозяйственного производства уже существующие сейчас, полученные классическим путем, сорта растений и породы животных способны сполна обеспечить население планеты высококачественным продовольствием.

2.2 Методы создания ГМО

Процесс обычно начинается с поиска необходимого гена в растительном или животном организме. Этим занимаются многие лаборатории  молекулярной генетики. Следующий шаг  – выделение нужного гена из чужой  ДНК и включение его в молекулу ДНК нужного растения. Чаще всего для этого используют плазмиды (рис. 1) – небольшие кольцевые молекулы ДНК, присутствующие в бактериальных клетках наряду с хромосомной ДНК.

Самый распространенный способ внедрения чужих генов  в наследственный аппарат растений – с помощью болезнетворной для растений бактерии. Эти агробактерии, проникая через поврежденную ткань, заражают растение, и плазмидная ДНК попадает в растительную клетку. В результате фрагмент бактериальной ДНК становится частью наследственного аппарата растения и начинает экспрессироваться наряду с генами растения. Зараженные клетки начинают делиться, образуя галловую опухоль, и начинают синтезировать необычные для растения соединения, которые служат ростовыми веществами для бактерий и участвуют в переносе плазмид, увеличивая очаг заражения.

Для растений, у  которых этот метод «не работает» (например, рис, пшеница, кукуруза) существуют способы прямого переноса чужеродной ДНК. Можно, например, растворить ферментами толстую клеточную оболочку растительных клеток, мешающую прямому проникновению чужой ДНК, и поместить образовавшиеся протопласты в раствор, содержащий нужные фрагменты ДНК и полиэтиленгликоль, способствующий проникновению ДНК в клетку.

Процесс синтеза  генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды).

Техника введения генов в  бактерии была разработана после  того, как Фредерик Гриффит открыл явление бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами.

Если модификации подвергаются одноклеточные организмы или  культуры клеток многоклеточных, то на этом этапе начинается клонирование, то есть отбор тех организмов и их потомков (клонов), которые подверглись модификации. Когда же поставлена задача получить многоклеточные организмы, то клетки с изменённым генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идёт о животных. В результате рождаются детеныши с изменённым или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения.

 

3.Применение ГМО

3.1 Использование ГМО в научных целях

В настоящее время генетически  модифицированные организмы широко используются в фундаментальных  и прикладных научных исследованиях. С помощью ГМО исследуются  закономерности развития некоторых  заболеваний (болезнь Альцгеймера, рак), процессы старения и регенерации, изучается функционирование нервной системы, решается ряд других актуальных проблем биологии и медицины.

3.2 Использование ГМО в медицинских целях

Генетически модифицированные организмы  используются в прикладной медицине с 1982 года. Был зарегистрирован в качестве лекарства человеческий инсулин, получаемый с помощью генетически модифицированных бактерий.

Ведутся работы по созданию генетически  модифицированных растений, продуцирующих  компоненты вакцин и лекарств против опасных инфекций (чумы, ВИЧ). На стадии клинических испытаний находится проинсулин, полученный из генетически модифицированного сафлора. Успешно прошло испытания и одобрено к использованию лекарство против тромбозов на основе белка из молока трансгенных коз.

Бурно развивается новая отрасль медицины — генотерапия. В её основе лежат принципы создания ГМО, но в качестве объекта модификации выступает геном соматических клеток человека. В настоящее время генотерапия — один из главных методов лечения некоторых заболеваний. Так, уже в 1999 году каждый четвёртый ребенок, страдающий SCID (тяжелый комбинированный иммунодефицитный синдром), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения.

3.2.1 Генные вакцины

Актуальность  разработки новых вакцин.

Вакцины – одно из самых значительных достижений медицины, их использование к тому же чрезвычайно эффективно с экономической точки зрения. В последние годы разработке вакцин стали уделять особое внимание. Это обусловлено тем, что до настоящего времени не удалось получить высокоэффективные вакцины для предупреждения многих распространенных или опасных инфекционных заболеваний. По данным созданной в прошлом году международной организации «Всемирный союз по вакцинам и иммунизации» (в числе ее участников -- ВОЗ, ЮНИСЕФ, Международная федерация ассоциаций производителей фармацевтической продукции, Программа Билла и Мелинды Гейтс по вакцинации детей, Рокфеллеровский фонд и др.), в настоящее время отсутствуют эффективные вакцины, способные предупредить развитие СПИДа, туберкулеза и малярии, от которых в 1998 г. умерло около 5 млн человек. Кроме того, увеличилась заболеваемость, обусловленная теми инфекциями, с которыми человечество ранее успешно боролось. Этому способствовало появление лекарственно-устойчивых форм микроорганизмов, увеличение числа ВИЧ-инфицированных пациентов с иммунной недостаточностью, ослабление систем здравоохранения в странах с переходной экономикой, увеличение миграции населения, региональные конфликты и др. При этом распространение микроорганизмов, устойчивых к воздействию антибактериальных препаратов, приобрело характер экологической катастрофы и поставило под угрозу эффективность лечения многих тяжелых заболеваний. Повышенный интерес к вакцинам возник после того, как была установлена роль патогенных микроорганизмов в развитии тех заболеваний, которые ранее не считали инфекционными. Например, гастриты, пептическая язва желудка и двенадцатиперстной кишки, ассоциированная с H. pylori, злокачественные новообразования печени (вирусы гепатита В и С).

Поэтому в последние 10-15 лет правительства многих стран  стали принимать меры, направленные на интенсивную разработку и производство принципиально новых вакцин. Например, в США в 1986 г. был принят закон («National Vaccine Injury Compensation Act»), защищающий производителей вакцин от юридической ответственности при подаче судебных исков, связанных с развитием побочных реакций при вакцинации, если они не были обусловлены ошибками при производстве вакцины. С изменением ситуации увеличился и мировой рынок вакцин, объем продаж которого в 1998 г. составил 4 млрд долларов США в стоимостном выражении. Однако многие считают, что в ближайшие годы этот сектор фармацевтической промышленности будет развиваться гораздо быстрее. Так, согласно публикациям в американском журнале «Signals Magazine» (январь 1999 г.), который освещает ситуацию в современной биотехнологической промышленности, объем продаж вакцин на мировом рынке через 10 лет составит 20 млрд долларов США. Этот прогноз принадлежит М. Греко, исполнительному директору компании «Merieux MSD», совместного предприятия крупнейших производителей вакцин -- компаний «Pasteur Merieux Connaught» (теперь «Aventis Pasteur») и «Merck & Co.».

3.3 Использование ГМО в сельском хозяйстве

Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям^[11], обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. Создаваемые новые породы животных отличаются, в частности, ускоренным ростом и продуктивностью. Созданы сорта и породы, продукты из которых обладают высокой питательной ценностью и содержат повышенные количества незаменимых аминокислот и витаминов.

Проходят испытания генетически  модифицированные сорта лесных пород со значительным содержанием целлюлозы в древесине и быстрым ростом.

3.4 Другие направления использования

Разрабатываются генетически модифицированные бактерии, способные производить  экологически чистое топливо.

В 2003 году на рынке появилась GloFish — первый генетически модифицированный организм, созданный с эстетическими целями, и первое домашнее животное такого рода. Благодаря генной инженерии популярная аквариумная рыбка Данио рерио получила несколько ярких флуоресцентных цветов.

В 2009 году вышел в продажу ГМ-сорт розы «Applause» с цветами синего цвета. Таким образом, сбылась многовековая мечта селекционеров, безуспешно пытавшихся вывести «синие розы».

4.Генетически модифицированные продукты на мировом рынке.

Что будет, если оправдаются прогнозы ученых и к  концу века население Земли увеличится до 10 млрд? Уже сейчас человечество столкнулось с недостатком продовольствия, жители некоторых регионов голодают. В связи с этим сельскому хозяйству нужны новые, наиболее производительные, биотехнологии. И одна из них – генная инженерия.

Лидирующую роль в генной инженерии культурных растений занимают США. Первые генетически модифицированные растения появились там в продаже в 1994 г. это были томаты с замедленным созреванием, гербицидоустойчивая соя. А еще через два года биотехнологические фирмы поставили на рынок генетически измененные кукурузу, картофель, табак, сою, рапс, хлопчатник и др.

Сейчас многие страны используют генетически модифицированные продукты. Среди них США, Канада, Китай, Австралия, Аргентина, Мексика, Уругвай (в США 80% продуктов содержат генетически модифицированные ингредиенты). А вот Швейцария после проведения референдума официально сказала «нет» трансгенным продуктам. В Европе создалось сложное положение. Из-за запрета на трансгенную сою в качестве белкового компонента в кормах для животных используют костную муку, что привело в свое время к эпидемии «коровьего бешенства» среди крупного рогатого скота. Европейское животноводство серьезно пострадало из-за этой эпидемии, и вопрос о трансгенной сое вновь возник на повестке дня. Россия после пятилетних дебатов трансгенную сою сертифицировала.