9.Εφαρμογές Της Βιοτεχνολογίας Στη Γεωργία Και Την Κτηνοτροφία Flashcards
(19 cards)
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ελεγχόμενων διασταυρώσεων
Ένας τρόπος βελτίωσης της φυτικής και ζωικής παραγωγής είναι οι ελεγχόμενες από τον άνθρωπο διασταυρώσεις φυτών και ζώων . Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιείται επιλογή φυτών και ζώων που έχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ,όπως φυτά με μεγάλο μέγεθος καρπών , ανθεκτικά σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες ή ζώα που παράγουν μεγάλη ποσότητα κρέατος . Οι οργανισμοί διασταυρώνονται με σκοπό την δημιουργία απογόνων με επιθυμητά χαρακτηριστικά .
Όμως , ο συγκεκριμένος τρόπος βελτίωσης της παραγωγής είναι χρονοβόρος και επίπονος , καθώς απαιτούνται συνεχείς διασταυρώσεις . Επιπλέον οι απόγονοι που προκύπτουν συνήθως φέρουν ορισμένους μόνο από τους επιθυμητούς χαρακτήρες μαζί με άλλες μη επιθυμητές ιδιότητες .
Διαγονιδιακά ή γενετικά τροποποιημένα φυτά και ζώα
Είναι τα φυτά και τα ζώα τα οποία έχουν υποστεί γενετική αλλαγή με τη χρήση των τεχνικών της Γενετικής μηχανικής . Συγκεκριμένα , το γενετικό τους υλικό έχει τροποποιηθεί με την προσθήκη γονιδίων , συνήθως από κάποιο άλλο είδος .
Διαδικασία δημιουργίας διαγωνιδιακών φυτών
Το βακτηριο Agrobacterium Tumefaciens το οποίο ζει στο έδαφος , έχει την ικανότητα να μολύνει φυτικά κύτταρα μεταφέροντας σε αυτά ένα πλασμίδιο που ονομάζεται Ti ( tumor inducing factor) . Το πλασμίδιο Ti ενσωματώνεται στο γενετικό υλικό των φυτικών κυττάρων και δημιουργεί εξογκώματα ( όγκους ) στο σώμα των φυτών .
Οι ερευνητές αφού απομόνωσαν το πλασμίδιο από το βακτήριο , κατόρθωσαν να απενεργοποιήσουν τα γονίδια που δημιουργούν τους όγκους , τοποθετώντας στο πλασμίδιο το γονίδιο που θα προσδώσει στο φυτό μια επιθυμητή ιδιότητα.
Το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο εισάγεται στα φυτικα κύτταρα που αναπτύσσονται σε ειδικές καλλιέργειες στο εργαστήριο .
Τα τροποποιημένα αυτά φυτικα κύτταρα τελικά δίνουν έναν νέο φυτικό οργανισμό , που περιέχει και εκφράζει το ξένο γονίδιο . Τα διαγονιδιακά φυτά έχουν την ικανότητα να μεταβιβάζουν τις νέες ιδιότητες στους απογόνους τους.
Λιγα λόγια για το βακτηριο Agrobacterium Tumefaciens
. Το βακτηριο Agrobacterium Tumefaciens το οποίο ζει στο έδαφος , έχει την ικανότητα να μολύνει φυτικά κύτταρα μεταφέροντας σε αυτά ένα πλασμίδιο που ονομάζεται Ti ( tumor inducing factor) . Τα βακτήρια αυτά και συγκεκριμένα το πλασμίδιο Ti χρησιμοποιούνται κατά την διαδικασία δημιουργίας διαγωνιδιακων φυτών (…)
Τι είναι το πλασμίδιο Ti
Είναι ένα πλασμίδιο του φυτού Agrobacterium Tumefaciens το οποίο μεταφέρεται από το βακτηριο στα φυτικα κύτταρα και ενσωματώνεται στο γενετικό υλικό των φυτικών κυττάρων και δημιουργεί εξογκώματα ( όγκους ) στο σώμα των φυτών .
Οι ερευνητές αφού απομόνωσαν το πλασμίδιο από το βακτήριο , κατόρθωσαν να απενεργοποιήσουν τα γονίδια που δημιουργούν τους όγκους , τοποθετώντας στο πλασμίδιο το γονίδιο που θα προσδώσει στο φυτό μια επιθυμητή ιδιότητα.
Το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο εισάγεται στα φυτικα κύτταρα που αναπτύσσονται σε ειδικές καλλιέργειες στο εργαστήριο .
Τα τροποποιημένα αυτά φυτικα κύτταρα τελικά δίνουν έναν νέο φυτικό οργανισμό , που περιέχει και εκφράζει το ξένο γονίδιο . Τα διαγονιδιακά φυτά έχουν την ικανότητα να μεταβιβάζουν τις νέες ιδιότητες στους απογόνους τους.
Στόχοι της βιοτεχνολογίας στη Γεωργία
Οι προσπάθειες των ερευνητών επικεντρώνονται στη δημιουργία γενετικά τροποποιημένων φυτών τα οποία θα δίνουν τη δυνατότητα στους αγρότες :
- Να προφυλάσσουν αποτελεσματικά τις καλλιέργειες από έντομα και ζιζάνια
- Να παράγουν προϊόντα τα οποία έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από το χωράφι έως τον καταναλωτή .
Παραδείγματα γενετικά τροποποιημένων φυτών
Τα κυριότερα φυτά που έχουν τροποποιηθεί ( για τη Γεωργία ) είναι Σόγια Ο καπνός Το βαμβάκι Το καλαμπόκι ( τροφή ζώων ) Ελαιοκράμβη
Προβληματα εντομοκτόνων
Καταρχας τα έντομα μπορεί να δημιουργήσουν μεγάλα προβλήματα στη Γεωργία και να οδηγήσουν σε σημαντική μείωση της παραγωγής . Μετά τον δεύτερο Παγκόσμιο πόλεμο χρησιμοποιήθηκαν πολλά εντομοκτόνα . Όμως με την πάροδο των χρόνων έγινε αντιληπτό ποσό βλαβερά είναι για το περιβάλλον , αφού προκαλούν οικολογική καταστροφή και για την υγεία του ανθρώπου . ( ρύπανση του αέρα , υδάτων , καρκίνο , ήπαρ κτλ )
Ποιες οι χρήσεις του bt στη Γεωργία ;
1) Το βακτήριο bacillus thuringiensis που ζει στο έδαφος παράγει μια ισχυρή τοξίνη , η οποία μπορεί να καταστρέψει πολλά είδη εντόμων και σκωλήκων και είναι 80.000 φορες πιο ισχυρή από πολλά εντομοκτόνα . Τα βακτήρια αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καταπολέμηση των εντόμων . Αρχικά πολλαπλασιάζονται στο εργαστήριο και στη συνέχεια ψεκάζονται στον αγρό .Όμως , η τεχνική αυτή είναι αρκετά δαπανηρή γιατί επειδή τα βακτήρια δεν επιβιώνουν για μεγάλο χρονικό διάστημα και κατά συνέπεια χρειάζονται συνεχείς ψεκασμοί .
2) Για το λόγο αυτό έγιναν προσπάθειες απομόνωσης του γονιδίου του βακτηρίου που παράγει την τοξίνη και μεταφοράς του στα φυτά . Η μεταφορά στα φυτά έγινε με τη βοήθεια του πλασμιδιου Ti του Agrobacterium Tumefaciens . Τα γενετικά τροποποιημένα φυτά θα είναι έτσι ανθεκτικά στα διαφορα έντομα . Το πρώτο φυτό στο οποίο ενσωματώθηκε το γονίδιο της ανθεκτικότητας στα έντομα του Bacillus thuringiensis ήταν το καλαμπόκι ( τα γενετικά τροποποιημένα φυτά αυτού του τύπου αποτελούν τις ποικιλίες Bt )
Ποια η τεχνική της μικροεγχχυσης
Η μικροεγχυση είναι η σημαντικοτερη από τις μεθόδους με τις οποίες εισάγεται το ξένο DNA στα κύτταρα ενός ζώο . Στη μέθοδο αυτή
1. Χρησιμοποιούνται ωάρια του ζώου που έχουν γονιμοποιηθεί στο εργαστήριο
2. Σε αυτά γίνεται εισαγωγή του ξένου DNA με ειδική μικροβελόνα
3. Το ξένο γενετικό υλικό ενσωματώνεται συνήθως σε κάποιο από τα χρωμοσώματα του πυρήνα του ζυγωτου .
4. Το ζυγωτο τοποθετείται στη συνέχεια στη μήτρα της θετής μητέρας ,ενός ζώου στο οποίο θα αναπτυχθεί το έμβρυο .
Η μικροεγχυση αποτελεί τη μοναδική μέθοδο δημιουργίας διαγονιδιακών αγελάδων ,προβάτων ,χοίρων και αιγών .
Με ποια μέθοδο δημιουργούνται διαγονιδιακες αγελάδες , πρόβατα …
Η μικροεγχυση αποτελεί τη μοναδική μέθοδο δημιουργίας διαγονιδιακών αγελάδων ,προβάτων ,χοίρων και αιγών .
Μειονεκτήματα παραγωγής φαρμακευτικών πρωτεϊνών από βακτήρια
Καταρχας είναι δυνατή η παραγωγή ανθρωπίνων πρωτεϊνών όπως η ινσουλίνη και η ανθρώπινη αυξητική ορμόνη ,από βακτήρια .
Στις περισσότερες όμως περιπτώσεις οι πρωτεΐνες αυτές δεν είναι ακριβώς ίδιες με τις πρωτεΐνες του ανθρώπου , επειδή τα βακτήρια δεν διαθέτουν τους μηχανισμούς τροποποίησης των πρωτεϊνών που διαθέτουν οι ευκαρυωτικοι οργανισμοί .
Τι είναι η μέθοδος gene pharming
Είναι η παραγωγή πρωτεϊνών από κύτταρα των μαστικών αδένων των ζώων , για παράδειγμα των προβάτων και των αγελάδων . Με αυτό τον τρόπο θα είναι δυνατή η συλλογή της πρωτεΐνης από το γάλα των ζώων . Αυτός ο τρόπος παραγωγής ονομάζεται παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών από διαγονιδιακά ζώα .
Διαδικασία παραγωγής της α1-αντιθρυψίνης
Η πιο επιτυχημένη εφαρμογή της μεθόδου gene pharming αφορά την παραγωγή της ανθρώπινης α1-αντιθρυψίνης (ΑΑΤ) από πρόβατα . Η πρωτεΐνη αυτή παράγεται στο ήπαρ του ανθρώπου και η απουσία της , που είναι αποτέλεσμα μετάλλαξης του γονιδίου , έχει ως αποτέλεσμα γενετική ασθενεια , που οδηγεί στο εμφύσημα .
Για την παραγωγή της πρωτεΐνης αυτής από τα πρόβατα αρχικά απομονώθηκε το φυσιολογικό γονίδιο της ΑΑΤ του ανθρώπου και στη συνέχεια με μικροεγχυση τοποθετήθηκε σε γονιμοποιημένο ωάριο προβάτου . Το πρόβατο που γεννήθηκε από το γονιμοποιημένο ωάριο ήταν η Tracy , της οποίας οι απόγονοι συνεχίζουν να έχουν το ξένο γονίδιο και να παράγουν την ΑΑΤ . Οι δυνατότητες παραγωγής τέτοιων ουσιών από διαγονιδιακά ζώα είναι πολύ μεγάλες .
Τι είναι ο παράγοντας ΙΧ ;
Ο παράγοντας ΙΧ είναι μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στο μηχανισμό πήξης του αίματος και χορηγείται σε άτομα που πάσχουν από αιμορροφιλία Β .Η πρωτεΐνη αυτή μπορεί να παραχθεί με τον ίδιο τρόπο με την ΑΑΤ . ( gene pharming )
Ποια είναι τα βήματα που απαιτούνται για την παραγωγή μιας ανθρώπινης φαρμακευτικής πρωτεΐνης από ένα διαγωνιδιακο ζώο
- Απομόνωση του ανθρώπινου γονιδίου που κωδικοποιεί τη φαρμακευτική πρωτεΐνη που μας ενδιαφερει .
- Μικροεγχυση του γονιδίου στον πυρήνα ενός γονιμοποιημένου ωαρίου του ζώου .
- Τοποθέτηση του γενετικά τροποποιημένου ζυγωτου στη μήτρα ενηλίκου ζώου για κυοφορία .
- Γέννηση του διαγονιδιακου ζώου
- Διασταυρώσεις με σκοπό να περάσει η τροποποιημένη γενετική πληροφορία στους απογόνους
- Παραγωγή ,απομόνωση και καθαρισμός της φαρμακευτικής πρωτεΐνης .
Πλεονεκτήματα παραγωγής διαγονιδιακων οργανισμών
Είναι φανερό ότι η χρησιμοποίηση διαγονιδιακών φυτών και ζώων για την αύξηση της φυτικής και ζωικής παραγωγής παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι της κλασικής μεθόδου διασταυρώσεων :
- Επιλογή και προσθήκη μόνο επιθυμητών ιδιοτήτων με ταυτόχρονη διατήρηση των παλαιών επιθυμητών χαρακτηριστικών .
- Ταχύτατη παραγωγή βελτιωμένων φυτών και ζώων σε σχέση με παραδοσιακές τεχνικές .
Διαδικασία δημιουργίας Dollys
Το 1997, οι ερευνητές του ινστιτούτου Roselin της Σκωτίας ανακοίνωσαν ότι κλωνοποίησαν ένα πρόβατο . Το πρόβατο Dolly δημιουργήθηκε ,όταν ο πυρήνας ενός κυττάρου του μαστικού αδένα ενός εξάχρονου προβάτου τοποθετήθηκε στο ωάριο ενός άλλου προβάτου . Από το ωάριο είχε προηγούμενος αφαιρεθεί ο πυρήνας . Το έμβρυο το οποίο δημιουργήθηκε μετά από 3-4 διαιρέσεις εμφυτεύτηκε στη μήτρα θετής μητέρας -προβατίνας , η οποία γεννησε την Dolly .
Η δημιουργία της Dolly δεν προξένησε έκπληξη στους βιολόγους όσο στον υπόλοιπο κόσμο , επειδή είχε προηγηθεί κλωνοποίηση αμφιβίων από την αρχή της δεκαετίας του 1960 . Παρόμοια τεχνική χρησιμοποιήθηκε και για την κλωνοποίηση θηλαστικών .
Εφαρμογές κλωνοποίησης
Η κλωνοποίηση είναι πολύ χρήσιμη στον πολλαπλασιασμό διαγονιδιακών ζώων . Η παραγωγή ενός διαγονιδιακού ζώου που παράγει τον ανθρώπινο παράγοντα πήξης του αίματος για παράδειγμα κοστίζει 1-2 εκατομμύρια ευρώ . Με κλωνοποίηση μπορούν εύκολα να παραχθούν πολλά πανομοιότυπα ζώα και έτσι ακόμη μεγαλύτερες ποσότητες του φαρμάκου .
Η κλωνοποίηση μπορεί επίσης να συνεισφέρει στην προστασία από την εξαφάνιση διαφόρων ζώων του πλανήτη μας . Στις καταψύξεις πολλών ζωολογικών κήπων υπάρχουν κατεψυγμένα ωαρια και σπερματοζωάρια ή έμβρυα ζώων που κινδυνεύουν να εξαφανιστούν . Πυρήνες από αυτά τα κύτταρα μπορούν να μεταφερθούν σε α πυρήνα ωοκύτταρα του είδους που μας ενδιαφερει και στη σύνορα να κυοφορηθούν στο ίδιο η σε συγγενικό είδος ζώου
