Опорного закладу загальної середньої освіти Новозапорізька школа Долинської сільської ради Запорізького району Запорізької області
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
Роль генно-модифікованих організми в біології та медицині
Автор : Марченко Уляна Сергіївна
учениця 9 класу Опорного закладу
загальної середньої освіти
Новозапорізька школа
Долинської сільської ради
Запорізького району
Запорізької області
Консультант: вчитель біології
Кузьміна Ірина Василівна
с.Нове Запоріжжя
2020
ЗМІСТ
ВСТУП 3
1. ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНІ ОРГАНІЗМИ 4
2. ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ ГМО 5
3. ВИКОРИСТАННЯ ЗНАНЬ ПРО ГМО В МЕДИЦИНІ ТА БІОЛОГІЇ 7
4. РІЗНОМАНІТНІСТЬ ГМО 9
5. ПОГЛЯДИ ЛЮДСТВА : «за» і «проти» ГМО 11 6.МАРКУВАННЯ ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНОЇ ПРОДУКЦІЇ 13 7. ШЛЯХИ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ 13 8. МІЙ ПОГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ 14 ВИСНОВКИ 15 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ 16
ВСТУП
Чисельність населення нашої планети, стрімко збільшується, і це спонукає учених і виробників не тільки інтенсифікувати вирощування сільськогосподарських культур і худоби, але і почати пошук принципово нових підходів до розвитку сировинної бази сторіччя. [1].
Немало вчених висловлюються стосовно переваг існування ГМ-технологій, доводячи, що їхнє запровадження дозволить вирішити глобальні проблеми людства: продовольчу, створення нових ліків і вакцин, використання трансгенних тварин у трансплантології, винайдення джерел нових видів палива, тощо. [2].
На початку 70-х рр . минулого століття новим підходом до вирішення цієї проблеми стала поява такої галузі науки як генна інженерія.
Генна інженерія – це розділ молекулярної біології та генетики, метою якого є створення організмів з новими комбінаціями спадкових властивостей, зокрема, таких, що не поширені в природі. Наприклад, глобальне потепління можна буде перемогти, створивши рослини та тварини, генетично змінені так, щоби протистояти росту температур та посухам. [1].
Але, сучасна генна інженерія ще не досягла такого рівня розвитку, щоб передбачити наперед, які наслідки може мати втручання у спадкоємну інформацію материнської клітини, які процеси може спровокувати це втручання. Існують труднощі у визначенні, куди конкретно потрапить вбудований ген, і відповідно, як саме ця пересадка може позначитися в майбутньому [3]. Таким чином, неконтрольоване виробництво й використання ГМО може мати непередбачені наслідки. Щоб повністю зрозуміти всі наслідки, має пройти багато років і змінитися кілька поколінь. В даний час це величезне досягнення людства має і позитивний, і негативний вплив на живі організми.
1. ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНІ ОРГАНІЗМИ
Генетично модифікований організм (ГМО) – це організм, генотип якого було змінено за допомогою методів генної інженерії. Генетичні зміни, як правило, здійснюються в наукових та сільськогосподарських цілях. Генетична модифікація відрізняється від природного та штучного мутагенезу саме направленою зміною генотипу. При цьому генетичний матеріал переносять з одного організму в інший, використовуючи технологію рекомбінантних ДНК . Якщо при цьому ДНК, яку переносять, походить з іншого виду, отримані організми називають трансгенними.
Основні етапи створення ГМО:
1. Отримання ізольованого гена.
2. Введення гена у ДНК-вектор.
3. Перенесення вектора з геном в організм, що модифікують .
4. Експресія генів у трансформованій клітині.
5.Відбір (селекція) трансформованого біологічного матеріалу (клону) від нетрансформованого.
Отримати необхідний ген можна як з природного джерела (геному), так і з геномної бібліотеки. Він може бути отриманий і хімічним (за наявності відповідної послідовності нуклеотидів) чи ферментативним (використання механізму зворотньої транскрипції) шляхами. На сьогодні процес штучного (хімічного) синтезу генів є рутинною справою. Здійснюється такий процес за допомогою комп'ютеризованих пристроїв, що продукують різні послідовності ДНК довжиною 100—140 пар нуклеотидів (олігонуклеотиди).
Техніка введення генів у бактерії була розроблена після того, як Фредерік Гріффіт відкрив явище бактеріальної трансформації. В основі цього явища лежить примітивний статевий процес, який у бактерій супроводжується обміном невеликими фрагментами нехромосомної ДНК, плазмідами. Плазмідні технології лягли в основу введення штучних генів в бактеріальні клітини. Для введення готового гена у спадковий апарат клітин рослин та тварин використовують процес трансфекції. Якщо модифікації піддаються одноклітинні організми або культури клітин багатоклітинних, то на цьому етапі починається клонування, тобто відбір тих організмів та їхніх нащадків (клонів), які піддалися модифікації. Як реципієнти, в геном котрих вбудовують чужорідні гени, використовують ембріональні клітини ссавців, деяких рослин, дрозофіли, протопласти рослин, мікроспори, зародки рослин та ін. Перенесення потрібних генів у межах вектора можливо здійснити за допомогою декількох методів, таких як:
1. Мікроін'єкція. За допомогою мікроголки та маніпулятора в клітину, або безпосередньо в ядро, вводиться векторна ДНК. В основному метод використовують для модифікації дрозофіл та рослин.
2. Електропорація. Рослинні протопласти чи тваринні клітини оброблюють імпульсами електричного поля високої напруги, що збільшує проникненість мембрани на деякий час. За цей період чужорідна ДНК проникає крізь утворені пори.
3. Транспорт ДНК в складі ліпосоми. В даному випадку використовується властивість ліпосом зливатись з клітинною мембраною, або поглинатись клітиною, як у випадку ендоцитозу. В самій клітині відбувається руйнування ліпосоми та вивільнення привнесеної ДНК. Метод використовується як для трансформації тваринних клітин, так і рослинних (протопластів).
4. Бомбардування мікрочастинками (метод балістичної трансформації). Для цього використовують частинки золота чи вольфрама розміром 0,3 — 0,6 мкм. На їх поверхні закріплюється векторна ДНК. Готові частинки заряджають у «генну пушку» та здійснюють обстріл клітин під високим тиском, або під електричним розрядом. Даний метод широко використовують для трансформації однодольних чи хвойних рослин. Бомбардування використовують при генотерапії.
5. Використання бактерії Agrobacterium tumefaciens (використання природних форм переносу генів) чи здатність лентивірусів переносити гени в клітини тварин. [1].
2. ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ ГМО
Історія ГМО починається в 1970-ті роки, коли формувалася нова галузь науки — генетична інженерія. Перші рекомбінантні бактерії було створено у 1973; це була вже існуюча бактерія E. coli, яка експресувала ген Сальмонели. Вчені розуміли , що потрібно враховувати можливі ризики та етичні проблеми, пов'язані з використанням нової технології. У лютому 1975 року понад 100 вчених зібралися у Каліфорнії на Асиломарській конференції, де був прийнятий мораторій на дослідження в області генної інженерії, поки не будуть оцінені можливі ризики її використання. Після накладання мораторію дослідження все одно продовжувалися, але в значно менших масштабах і з жорсткішим регулюванням. У 1975 році Герберт Бойєр заснував першу компанію, яка використовувала технологію рекомбінантних ДНК — Genentech, і у 1978 компанія оголосила про створення лінії E. coli, яка виробляє людський білок інсулін.
Всі випадки використання ГМО широко обговорювалися у пресі. У 1986 році полеміка розгорнулася навколо застосування створених за допомогою генної інженерії («ice-minus» бактерій). Вихідна бактерія живе на багатьох рослинах, роблячи їх чутливими до заморозків, оскільки білок, який вона виділяє, сприяє утворенню кристалів льоду на рослинах. За допомогою генної інженерії були отримані так звані «ice-minus» бактерії, у яких видалений ген, що кодує цей білок. Мета полягала у тому, щоб розбризкуючи суспензію цих бактерій на рослини, зробити їх стійкішими до заморозків. Розгорнулася широка полеміка щодо того, наскільки небезпечним є вивільнення ГМО в навколишнє середовище, проте зрештою дозвіл було отримано. Після цього випадку правила стали більш чіткими і зменшилися обмеження на використання ГМО, призначені для комерційного використання, в США у 80ті роки почали перевірятися такими державними структурами як NIH (Національний інститут здоров'я) та FDA (Управління по контролю за якістю харчових продуктів, медикаментів та косметичних препаратів) . Після того, як була доведена безпечність їх застосування, ці лінії організмів отримали допуск на ринок.
У 1987 році були вироблені перші польові випробування генетично модифікованих сільськогосподарських рослин. Як підсумок - помідор, стійкий до вірусних інфекцій. У 1992 р. в Китаї почали вирощувати тютюн, який «не боявся» шкідливих комах. Але початок масового виробництва модифікованих продуктів в 1994 р., коли в США з'явилися помідори сорту FlavrSavr, які не псувалися під час перевезення. Це помідори з відкладеним дозріванням, які зберігаються до півроку при температурі 14-16 градусів. Дозрівання відбувається при приміщенні його в кімнатну температуру. 1994-й вважається офіційним роком народження ГМ-продуктів. У 1995 році американська компанія-гігант Monsanto запустила на ринок ГМ-сою RoundupReady. У ДНК рослини був впроваджений чужорідний ген для підвищення здатності культури протистояти бур'янам . У результаті зараз існує картопля, який містить гени земляної бактерії, що вбиває колорадського жука, стійка до засух пшениця, в яку вживили ген скорпіона, помідори з генами морської камбали, соя та полуниця з генами бактерій.
Список рослин, які вирощують із застосуванням методів генної інженерії дуже великий. У нього входять: яблуня, слива, виноград, капуста, баклажани, огірок, пшениця, соя, рис, жито і безліч інших сільськогосподарських рослин.
Широко застосовуватися комерційне культивування ГМО почало в середині 1990-х. З того часу їх використання зростає з кожним роком. [1].
3. ВИКОРИСТАННЯ ЗНАНЬ ПРО ГМО В МЕДИЦИНІ ТА БІОЛОГІЇ
Основні методи генної інженерії були розроблені в другій половині XX ст. на бактеріях. Вони полягали у введенні в організм нового гена. Якщо в геном бактерії вбудувати ген, що кодує певний білок, клітина бактерії перетворюється на живу фабрику з продукування цього білка.
Одержання будь-якої кількості копій гена лише з одного його зразка називають клонуванням. Для клонування гена користуються т. зв. вектором, яким, як правило, є плазміда або бактеріофаг. Плазміда — це невеликий кільцевий фрагмент ДНК, виявлений у деяких бактеріях. Вона відокремлена від основної ДНК і реплікується незалежно від неї. Бактеріофаги (скорочено фаги) — віруси, які можуть вводити свою ДНК у бактеріальну клітину, де ця ДНК реплікується.
Фрагменти ДНК, тобто гени, які необхідно клонувати, за допомогою спеціального ферменту вилучають із геному організму-донора, а потім за допомогою іншого ферменту поєднують із плазмідною чи фаговою ДНК. Модифіковані у такий спосіб бактерії здатні продукувати певні необхідні речовини (інсулін, гормон росту людини, коров'ячий соматотропін та ін.), чого в нормальних умовах вони робити не здатні.
Інсулін — гормон білкової природи, який утворюється в підшлунковій залозі і відіграє життєво важливу роль у регуляції вмісту цукру в крові.
Гормон росту людини — білок, що виробляється гіпофізом і діє на всі тканини організму. Для медичних потреб гормон росту отримують за допомогою бактерій з вбудованим в їх геном людським геном, що забезпечує синтез цього білка.
Коров'ячий соматотропін — це гормон, подібний до гормона росту людини. Ін'єкції навіть невеликих доз соматотропіну коровам збільшують продукування молока на 25%, а масу худоби, вирощуваної на м'ясо, — на 10—15%.
За допомогою генної інженерії стало можливим створення бактерій, здатних очищати поверхню водоймищ від нафтового забруднення.
Більшість ракових пухлин має центральну зону, де істотно знижений зміст кисню (область гіпоксії). Як альтернатива лікування ракових захворювань генетики запропонували грунтову бактерію Clostridium novyi-NT - мікроорганізм, що мешкає в грунті, не виносячий кисню, тобто строго анаеробний мікроорганізм. З пори бактерій вводяться внутрішньовенно і розповсюджуються з потоком крові до органів і тканин організму, локалізуючись згодом саме в зоні гіпоксії пухлини. [5].
Учені каліфорнійського університету в Окленде одержали специфічну фотоплівку з ГМО -бактерій.
NewScientist пише, що в ході досліджень група учених Кріса Войта, використовувала кишечну палочку (Escherichiacoli), якій для виживання не потрібне сонячне світло. Для додання Escherichiacoli необхідних властивостей, дослідники упровадили в мембрану клітки кишкової палички генетичний матеріал синьо-зеленої водорості. У результаті Escherichiacoli стала реагувати на червоне світло. [6].
4. РІЗНОМАНІТНІСТЬ ГМО
Багатоклітинні організми теж можна змінювати за допомогою генної інженерії. Генетично перебудовані організми прийнято називати трансгенними.
Виведення трансгенних організмів є перспективною альтернативою традиційним методам селекції тварин та рослин. Поліпшення сортів рослин і порід тварин у традиційний спосіб — тривалий процес, який потребує 7— 12 років. Трансгенні рослини чи тварини, як і бактерії, можуть стати дешевим і простим засобом виробництва достатньої кількості різноманітних корисних продуктів, і не тільки харчових. [5].
В Англії навчилися розводити трансгенних курей, яйця яких мають важливе медичне значення. Протеїни яєць таких птахів йдуть на виготовлення препарату, здатного вилікувати злоякісні пухлини.
Ця найважливіша подія відбулася саме в тому дослідницькому закладі, де колись була створена легендарна овечка Долі. З тих пір пройшло тільки десять років. І Долі відкрила цілу епоху в розвитку генетики. На жаль, п'ять років тому Долі не стало, причиною її смерті була пневмонія. Учені з наукового центру, що знаходиться поряд з Едінбургом, оголосили, що в їх центрі живе вже 5 поколінь курей, яйця яких включають велику кількість протеїнів, необхідних для лікування раку. [2].
Сьогодні розроблено більше 120 видів генетично модифікованих рослин. Найближчим часом на ринок надійдуть інші генетично модифіковані овочі, зокрема, капуста біло-голова і брокколі, морква, цикорій, баклажани, салат, перець, горох, кавун, а також ячмінь, пшениця, цукрова тростина, журавлина, виноград, малина, полуниця та ін. [7].
Вживання рослинного миру для боротьби з отруєнням природи, зване фиторемедиацією або фитоочисткою, служить новим і вельми перспективним методом рішення проблеми промислових забруднювачів. Розроблений сорт тополь вирішує проблему боротьби з чималою кількістю органохімічних отрут, у тому числі хлороформ, бензол, трихлоретилен. [2].
Нині у лабораторіях іде активна робота над створенням наступних поколінь рослинних ГМО, які повинні зацікавити споживача. Це – рослини із вбудованими вакцинами і вітамінами, наприклад «Золотий рис» із вбудованим провітаміном А або банани із анальгіном. Експерименти не обмежуються сільськогосподарськими рослинами. Просто вони стали першими ГМО, які були дозволені для масового комерційного поширення. Зараз створені генетично модифіковані дерева, вівці, кози, свині, коти, риба… Поки що це надбання лабораторій. Зокрема, дерева будуть рости швидко і матимуть яскраво виражені корисні якості. Наприклад, із них можна легко отримати папір. Генетично модифіковані коти не будуть викликати алергію у людей, чутливих до котячої шерсті. Фермери будуть поливати рослини, коли вони повідомлятимуть про свою спрагу легким світінням листків і т. д. Між іншим, людина теж може бути модифікована.
Прибічники застосування генної інженерії у сільському господарстві переконані: харчуючись трансгенною їжею, людина піддається небезпеці не більше, ніж споживаючи звичайні продукти. Наприклад, вбудувавши вітамін А в рис, його можна буде вирощувати у регіонах, де люди страждають від нестачі цього вітаміну в організмі. Генетично модифіковані рослини можна пристосувати до екстремальних умов, таких як посуха і холод. Використання генетично модифікованих культур дозволить менш ефективно обробляти поля хімікатами, оскільки вони самі будуть здатні вирішувати проблеми, раніше підвладні лише хімії. Продукти харчування, які містять генетично модифіковані інгредієнти, можуть стати корисними для здоров`я, якщо в них вбудувати вакцини проти різних хвороб. Наприклад, уже створений салат-латук, який виробляє вакцину проти гепатиту Б. Їжа із генетично модифікованих рослин може бути смачніша і дешевша. Зараз найпоширеніше перше покоління ГМО (із стійкістю до гербіцидів, комах і вірусів). Однак, оцінка користі використання генної інженерії не однозначна навіть у сільському господарстві. Вирощування і використання генетично модифікованих рослин має певний вплив на здоров`я людей, навколишнє середовище (звичайні рослини, воду, птахів, комах, тварин, ґрунт), систему сільськогосподарського виробництва.
ГМО становлять ризик для біорізноманіття (у тому числі генетичного), оскільки вони взаємодіють у природі із усім живим, що їх оточує. Вчені визначили декілька проблемних сфер – появу нових шкідників, бур`янів, генетичного забруднення, перехресного запилення генетично модифікованих культур і звичайних, появу нових вірусів та ін. [3].
5. ПОГЛЯДИ ЛЮДСТВА : «за» і «проти» ГМО
У світі по-різному ставляться до проблем ГМО. Є країни, де нині активно культивують і використовують ГМ-культури, зокрема в Китаї, Індії, Японії, країнах Латинської Америки і особливо у США. Є такі, що максимально обмежують поширення трансгенів. Більшість країн Євросоюзу категорично обмежує ввезення та використання ГМО. Від генетично модифікованої продукції зараз відмовилося понад 130 країн світу. В 2005 році було прийнято «Берлінський маніфест», що передбачає більше ніж 100 регіонів, вільних від ГМО.
Для забезпечення інформування громадськості про наявність у продукції рослинного і тваринного походження генетично модифікованих організмів та мікроорганізмів відповідно до ст. 116 Конституції України, статей 16, 17 Закону України «Про охорону навколишнього природного середовища», а також на виконання ст. 50 Конституції України, ст. 18 Картахенськогопротоколу про біобезпеку до Конвенції про біологічне різноманіття, ст. 15 Закону України «Про захист прав споживачів» Всеукраїнська екологічна ліга запропонувала Кабінету Міністрів України ухвалити Постанову для того, щоб:
5. Розробити та затвердити стандарти щодо методів визначення
генетично модифікованих організмів, доручивши виконання цього завдання
Міністерству охорони здоров'я України, Державному комітету України з
питань технічного регулювання та споживчої політики.
6. Категорично заборонити використання ГМО в продуктах дитячого
харчування. [4].
Величезна кількість людей на планеті щодня вживають в їжу продукти, що містять ГМО. Але до цих пір немає чіткої відповіді на питання: чи так безпечні такі продукти? Який вплив ГМО на організм людини? Або може бути дійсно не варто турбуватися з цього приводу? Обговорення цих питань триває вже більше 10 років, але чітких відповідей і єдиної думки серед вчених усього світу так і не спостерігається.
У результаті тривалого споживання продуктів, що містять ГМО, може розвинутися стійкість патогенної мікрофлори людини до антибіотиків , що в свою чергу призведе до виникнення труднощів при лікуванні різних захворювань, аж до неможливості їх лікування. ГМ-продукти можуть викликати надалі різні мутації в організмі людини, а також призвести до онкологічних захворювань. [1].
Пшениця з генами скорпіона, помідори – з генами камбали. Чи шкідливі генетично модифіковані продукти? Над цим запитанням багато років ламають списи учені з усього світу. З одного боку, такі продукти вирощують без скроплення отруйними хімікатами, шкідливість яких доведена. Тому з цієї точки зору ГМО-продукція «екологічно чистіша». З іншого боку, людина, по суті, споживає неприродним способом модифікований організм. Наслідки споживання таких продуктів, застерігають експерти, можуть проявитися лише через десятки років.
6. МАРКУВАННЯ ГЕНЕТИЧНО МОДИФІКОВАНОЇ ПРОДУКЦІЇ
Початок маркування трансгенів в Україні перенесли на 1 грудня, з 1 листопада Кабмін повинен був зобов’язати українських виробників маркувати продукти харчування, які містять генетично модифіковані організми (ГМО) у кількості, що перевищує 0,9 відсотка, що було зроблено.
Також 18 лютого 2009 р. була прийнята та затверджена постанова Кабінету Міністрів України, в якій йдеться про те, що всі продукти харчування та косметичні засоби, що містять ГМО повинні маркуватися. Це маркування не повинно залежати від відсоткового вмісту ГМО. Наразі підприємцям запропонували добровільно маркувати продукти з рекламною метою – як такі, у яких відсутні ГМО. [4].
7. ШЛЯХИ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ
Складний, тривалий і багатофакторний процес - саме так оцінюємо сьогодні шлях до збалансованого розвитку. Цей процес зачіпає фактично весь комплекс внутрішніх проблем розвитку країни, в тому числі й тих, що стосуються розвитку громадянського суспільства. Якщо біобезпека виходить сьогодні на один рівень з національною безпекою України, то це дуже серйозна проблема, яку слід розв'язувати, а не замовчувати.
З огляду на ситуацію, що склалася, слід:
5.Законодавчо врегулювати екологічне маркування.
6.Заборонити на державному рівні ввезення продуктів харчування з ГМО.[4].
8. МІЙ ПОГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ
Ми всі знаємо , що ГМО продукти шкодять нашому здоров’ю, але мало хто знає, що ці монстри мають двоякий характер.
Тому, на мою думку слід обережно використовувати здобутки науки та техніки, адже в цьому світі має двоякий характер…
Світ поділено на два табори - захисників і противників впровадження ГМО. Але всі наслідки поширення ГМО не може передбачити ніхто . Тому дуже радує нинішня ситуація, коли вчені, звичайні споживачі, громадські організації ретельніше стежать за тим, які продукти харчування пропонують нам виробники. І особлива увага приділяється генетичної чистоті продуктів. Наприклад, в магазинах Європи для товарів, що містять ГМО, виділяють окремі полки, в пресі публікують списки компаній, що використовують у виробництві ГМ-інгредієнти. Тому повільно, але вірно такі заходи вживаються і у нас.
Хоч вплив ГМО і мало вивчений, але споживачі неодмінно повинні знати, містяться чи ні трансгени в їх улюблених кукурудзі, йогурті або тістечку. [1].
ВИСНОВКИ
Безумовно, генетичне модифіковані організми - величезне досягнення теперішнього часу. І це питання зараз актуальне як ніколи.
Вплив на наш організм досконало не вивчений. Тому не можливо з впевненістю зазначити корисність чи шкоду даних організмів , адже тільки якщо у третього покоління споживачів не з'являться зміни на генетичному рівні можна з упевненістю говорити, що ГМО безпечне і є вирішенням проблем планети.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ
4. Всеукраїнська екологічна ліга, 01033, м.Київ, вул. Саксаганського 30-В . офіс 33. А5В-ШІУ5:Биологическая, продуктовая и зкологическая безопасность (персональна інтернет-розсилка Загальнонаціональної Асоціації генетичної безпеки, РФ), березень-липень 2004.
5. П.Х. Пономарьов, Н.В. Притульська, І.В. Донцова «Генетично модифіковані організми: трансгенні культури, ферментів препарати, харчові продукти». К., 2014
6. Прикладна генетика. Генна інженерія https://pidruchniki.com/69170/meditsina/prikladna_genetika
7. За матеріалами, наданими Науково-дослідним центром випробувань продукції та Укрметртестстандарт. Прес-конференція «Маєш знати, що вживати - проблема генетично модифікованих організмів в Україні - реальність сьогодення». К, 2007.
1