1 Содержание Введение…………………………………………………………………………...3 1. Этапы создания генетически модифицированных источников пищи………………………………………………………………………4 2. Методы создания генетически модифицированных источников пищи………………………………………………………………………5 2.1 Агробактериальный перенос генов…………………………………...6 2.2 Баллистическая трансформация ……………………………………..7 2.3 Электропорация………………………………………………………..8 Заключение………………………………………………………………………..9 Список использованных источников…………………………………………...10 2 Введение Генетически модифицированные источники пищи - это пищевые продукты (компоненты), используемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде, полученные из генетически модифицированных сырья и/или организмов. Они относятся к группе наиболее значимых новых пищевых продуктов, полученных с использованием современных биотехнологических приемов [1]. Делается такая модификация для того, чтобы трансгены приобрели новые или более лучшие свойства, которые человек может использовать в своих практических целях. Например, при модификации растений они приобретают устойчивость к вирусам, гербицидам, становятся засухоустойчивыми и др., получить животных потенциально устойчивых к различным заболеваниям, дающих больше продуктов, например, молока, шерсти или получение более мясистых пород чем их сородичи, получение микроорганизмов, продуцирующих намного большее количество витаминов или резистентных к тем или иным условиям. 3 1. Этапы создания генетически модифицированных источников пищи Основные этапы создания ГМИП: 1. Получение изолированного гена; 2. Введение гена в плазмиду для переноса в организм; 3. Перенос плазмиды с геном в модифицируемый организм; 4. Преобразование клеток организма; 5. Отбор генно-модифицированных организмов и устранение тех, которые были успешно модифицированы. Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжѐнные ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100-120 азотистых оснований (олигонуклеотиды). Один из таких аппаратов представлен на рисунке 1. Рис.1. Геномный секвенатор MiSeq. Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты - рестриктазы и лигазы. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор, что мы можем увидеть на рисунке 2. 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. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки. Для введения готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных используется процесс трансфекции. 4 Рис.2. Схема встраивания гена в вектор. 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 изменѐнным генотипом используют для вегетативного размножения растений или вводят в бластоцисты суррогатной матери, когда речь идѐт о животных. В результате рождаются детѐныши с изменѐнным или неизменным генотипом, среди которых отбирают и скрещивают между собой только те, которые проявляют ожидаемые изменения [2]. 2. Методы создания генетически модифицированных источников пищи Как правило, генетически модифицированные организмы получают новые свойства путем переноса в их геном новых генов. Эти новые гены могут быть взяты из генома родственных видов, в случае цисгенеза, или, как в случае трансгенеза, из любого организма. Генетически модифицированные организмы получают за счет того, что клетка организма поглощает свободную молекулу ДНК из среды и встраивает ее в геном при помощи одного из способов: Агробактериальный перенос; Баллистическая трансформация; Электропорация. Большая часть коммерческих трансгенных растений получена при помощи агробактериального переноса или баллистической трансформацией [3]. 5 2.1 Агробактериальный перенос генов Агробактериальная трансформация [греч. agros - поле и bacterion палочка; лат. transformatio - превращение] - перенос чужеродных генов (ДНК) в реципиентный геном растений с помощью Agrobacterium tumefaciens или Agrobacterium rhizogenes, которых мы можем увидеть на рисунке 3 и 4 соответственно. Рис.3. Agrobacterium tumefaciens. Рис.4. Agrobacterium rhizogenes. Схема агробактериальной трансформации представлена на рисунке 5. Рис.5.Схема агробактериальной трансформации. Первоначально целевой ген клонируют в подходящем векторе, который содержит нуклеотидные последовательности Т-ДНК из Ti-плазмиды. Такая конструкция трансформируется в подходящий штамм E. coli, размножается и переносится в клетки агробактерий, содержащие Ti-плазмиду дикого типа или бинарную векторную плазмиду с генами вирулентности (vir-генами). С помощью рекомбинации целевой ген из векторной плазмиды переносится на 6 Ti-плазмиду дикого типа или бинарную векторную плазмиду. При инкубации генетически модифицированных агробактерий с протопластами, листовыми дисками или другими частями растения vir-область Ti(Ri)-плазмиды активируется веществами, выделяемыми поврежденными клетками растения, например, ацетосирингоном. В результате T-район, содержащий целевой ген, вырезается из рекомбинантной плазмиды и внедряется в геном растительной клетки [4, 5]. 2.2 . Баллистическая трансформация Биобаллистика – трансфекция клеток методом бомбардировки их вольфрамовыми или золотыми микропулями, обернутыми ДНК [6]. Схема баллистической трансформации представлена на рисунке 6. Рис.6.Схема баллистической трансформации. Сущность метода: на мельчайшие частицы вольфрама или золота диаметром 0,6-1,2 мкм, напыляют ДНК. Затем их наносят на целлофановую подложку и помещают внутрь биолистической пушки. В чашку Петри с агаризированной средой наносят суспензию клеток и на расстоянии 10-15см помещают под биолистическую пушку. Вакуумным насосом в пушке понижается давление до 0,1 атмосферы, в этот момент вольфрамовые частицы с огромной скоростью выбрасываются из пушки и, разрывая клеточные стенки, входят в ядро и цитоплазму. Обычно клетки, располагающиеся непосредственно по центру, погибают из-за огромного количества и давления вольфрамовых частиц, в то время как в зоне 0,6-1см от центра находятся наиболее удачно протрансформированные клетки. Далее клетки осторожно переносят на среду для дальнейшего культивирования и регенерации [7]. 7 2.3 . Электропорация Электропорация – это временное создание пор в мембране под действием электрического поля. Схема электропорации представлена на рисунке 7. Рис.7. Схема электропорации. Сущность метода: через содержимое растительной или бактериальной клетки, за исключением внешней клеточной оболочки, но с клеточной мембранной, находящееся в растворе большой концентрации, содержащем ДНК-векторы, пропускают электрический импульс напряжением 200-350В и продолжительностью 54Мс. В результате в клеточной мембране образуются временные поры, через которые поглощаются молекулы ДНК. Затем раствор разводят и протопласты высевают на селективные среды. Эффективность переноса определяют через 24-48 часов [8]. 8 Заключение С помощью генной инженерии создают новые сорта растений и пород животных, витамины, ферменты, аминокислоты, пищевые белки, технологические штаммы микроорганизмов. Несмотря на то, что генетически модифицированные источники пищи позволяют решить ряд глобальных проблем, не стоит забывать о том, что они могут повлечь за собой некоторые риски: угнетение иммунитета, аллергические реакции и метаболические расстройства; появление устойчивости постоянной микрофлоры человека к антибиотикам; риски горизонтального переноса трансгенных конструкций в другие живые объекты; нарушения здоровья, связанные с накоплением в организме человека гербицидов; риски производства биологически активных веществ с использованием генетически модифицированных организмов и др. 9 Список использованных источников 1. Генетически модифицированные источники пищи. [Электронный ресурс]; режим доступа: https://studopedia.org/3-36052.html - свободный (29.09.2017) 2. Генетическая инженерия [Электронный ресурс]; режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%82% D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B8% D0%BD%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F – свободный (01.10.2017) 3. Генетически модифицированная пища [Электронный ресурс]; режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%82% D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D0%BC%D0%BE% D0%B4%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0 %B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B8%D1 %89%D0%B0#.D0.9C.D0.B5.D1.82.D0.BE.D0.B4.D1.8B_.D0.BF.D0.BE.D0.BB .D1.83.D1.87.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D1.8F – свободный (30.09.2017) 4. Агробактериальная трансформация, агробактериальный перенос генов [Электронный ресурс]; режим доступа: http://humbio.ru/humbio/tarantul_sl/000000a9.htm - свободный (01.10.2017) 5. Чумаков М.И. Механизм агробактериальной трансформации растений /М.И.Чумаков, - Изд-во: Слово,2001. - 248с. 6. Генетика. Энциклопедический словарь [Электронный ресурс]; режим доступа: http://genetics_dictionary.academic.ru/894/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B B%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0_%D0%B1%D0%B 8%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%82 %D0%B8%D0%BA%D0%B0– свободный (01.10.2017) 7. Метод биологической баллистики [Электронный ресурс]; режим доступа:https://studopedia.ru/8_124847_metod-biologicheskoy-ballistikibiolistiki-ballisticheskaya-transformatsiya.html - свободный (01.10.2017) 8. Электропорация [Электронный ресурс]; режим доступа: http://chem21.info/info/200750/ - свободный (01.10.2017) 10
