Стремительно увеличивающееся население нашей планеты побудило ученых и производителей не только интенсифицировать выращивание сельскохозяйственных культур и скота, но и начать поиск принципиально новых подходов к развитию сырьевой базы начавшегося столетия.

Наилучшей находкой в решении данной задачи явилось широкое применение генной инженерии, обеспечившей создание генетически модифицированных источников пищи (ГМИ). На сегодняшний день известно множество сортов растений, подвергшихся генетической модификации для увеличения стойкости к гербицидам и насекомым, повышение маслянистости, сахаристости, содержания железа и кальция, увеличения летучести и снижения темпов созревания.
ГМО - это трансгенные организмы, наследственный материал которых изменен методом генной инженерии с целью придания им желаемых свойств.

Конфликт сторонников и противников ГМО

Несмотря на огромный потенциал генной инженерии и ее уже реальные достижения, использование генно-модифицированных продуктов питания воспринимается в мире не однозначно. В СМИ регулярно появляются статьи и репортажи о продуктах мутантах при этом у потребителя не складывается полного представления о проблеме, скорее начинает преобладать чувство страха незнания и непонимания.

Существуют две противоборствующие стороны. Одну из них представляют ряд ученых и транснациональные корпорации (ТНК) – производители ГМП, имеющие свои представительства во многих странах и спонсирующие дорогостоящие лаборатории, получающие коммерческие сверхприбыли, действую в наиболее важных областях человеческой жизни: продукты питания , фармакология и сельское хозяйство. ГМП – большой и перспективный бизнес. В мире более 60 млн. га занято под трансгенные культуры: из них 66% в США, 22% в Аргентине. Сегодня 63% сои, 24% кукурузы, 64% хлопка – трансгенные. Лабораторные тесты показали, что около 60-75% всех импортируемые РФ продуктов питания содержат ГМО компоненты. По прогнозам к 2005г. мировой рынок трансгенной продукции достигнет 8 млрд.$, а к 2010 – 25 млрд.$.

Но сторонники биоинженерии предпочитают ссылаться на благородные стимулы их деятельности. На сегодняшний день ГМО – наиболее дешевый и экономически безопасный (как они считают) способ для производства пищевых продуктов . Новые технологии позволят решить проблему нехватки продовольствия, иначе населению Земли не выжить. Сегодня нас уже 6 млрд., а в 2020г. по оценкам ВОЗ – будет 7 млрд. В мире 800 млн. голодающих и каждый день от голода умирает 20000 человек. За последние 20 лет мы потеряли более 15% почвенного слоя, и большая часть пригодных к возделыванию почв уже вовлечены в сельскохозяйственное производство. При этом человечеству не хватает белка, его мировой дефицит составляет 35-40 млн. тонн/год и увеличивается ежегодно на 2-3%.

Одно из решений создавшейся глобальной проблемы – генная инженерия, чьи успехи открывают принципиально новые возможности для повышения продуктивности производства и снижения экономических потерь.

С другой стороны против ГМО выступают многочисленные экологические организации , объединение «Врачи и ученые против ГМП», ряд религиозных организаций, производители сельскохозяйственных удобрений и средств борьбы с вредителями.

Развитие биотехнологии и генной инженерии

Биотехнология – относительно молодая область прикладной биологии , изучающая возможности применения и разрабатывающая конкретные рекомендации использования биологических объектов, средств и процессов в практической деятельности, т.е. разрабатывающая способы и схемы получения практически ценных веществ на основе культивирования целых одноклеточных организмов и свободноживущих клеток, многоклеточных организмов (растений и животных).

Исторически биотехнология возникла на основе традиционных медико–биологических производств (хлебопечение, виноделие, пивоварение, получение кисломолочных продуктов, пищевого уксуса). Особо бурное развитие биотехнологии связывают с эрой антибиотиков, которая наступила в 40-50гг. Следующая веха в развитии относится к 60гг. – производство кормовых дрожжей и аминокислот. Новый импульс биотехнология получила в начале 70-х гг. благодаря появлению такой ее отрасли как генная инженерия. Достижения в этой области не только расширили спектр микробиологической промышленности, но коренным образом изменили саму методологию поиска и селекции микроорганизмов – продуцентов. Первым генно-инженерным продуктом стал человеческий инсулин, продуцируемый бактериями Е.соli, а также изготовление лекарств, витаминов , ферментов , вакцин. В тоже время энергично развивается клеточная инженерия. Микробный продуцент пополняется новым источником получения полезных веществ – культурой изолированных клеток и тканей растений и животных. На этой основе разрабатываются принципиально новые методы селекции эукариот. Особенно больших успехов удалось достичь в области микроклонального размножения растений и получить растения с новыми свойствами.

В действительности использованием мутаций, т.е. селекцией, люди начали заниматься задолго до Дарвина и Менделя. Во второй половине XX века материал для селекции стали готовить искусственно, генерируя мутации специально, воздействуя радиацией или колхицином и отбирая случайно появившиеся положительные признаки.

В 60-70гг.. XX века были разработаны основные методы генной инженерии – отрасли молекулярной биологии, основной задачей которой является конструирование in vitro (вне живого организма) новых функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК) и создание организмов с новыми свойствами.

Генная инженерия помимо теоретических задач – изучение структурно-функциональной организации генома различных организмов – решает множество практичных задач. Так получены штаммы бактериальных дрожжей, культуры клеток животных, продуцирующих биологически активные белки человека. И трансгенные животные и растения, содержащие и производящие чужеродную генетическую информацию.

В 1983г. ученые, изучая почвенную бактерию, которая образует на стволах деревьев и кустарников наросты, обнаружили, что она переносит фрагмент собственной ДНК в ядро растительной клетки, где он встраивается в хромосому и распознаваемая как свой. С момента этого открытия и началась история генной инженерии растений. Первыми в результате искусственных манипуляций с генами получился табак, неуязвимый для вредителей, потом генно-модифицированный помидор (в 1994г. фирмы Monsanto), затем кукуруза, соя, рапс, огурец, картофель, свекла, яблоки и многое другое.

Сейчас выделять и собирать гены в одну конструкцию, переносить их в нужный организм – рутинная работа. Это та же селекция, только более прогрессивная и более ювелирная. Ученые научились делать так, чтобы ген работал в нужных органах и тканях (корнях, клубнях, листьях, зернах) и в нужное время (при дневном освещении); а новый трансгенный сорт может быть получен за 4-5 лет, в то время как на выведение нового сорта растений классическим методом (изменение широкой группы генов с помощью скрещивания, радиации или химических веществ, надеясь на случайные сочетания признаков в потомстве и отбор растений с нужными свойствами) требуется более 10 лет.

В целом, проблема трансгенных продуктов во всем мире остается очень острой и дискуссии вокруг ГМО не утихнут еще долго , т.к. преимущество их использования очевидны, а отдаленные последствия их действия, как на экологию, так и на здоровье человека менее ясны.

Перед применением необходимо проконсультироваться со специалистом.

Произведенные при помощи генной инженерии. Получение генетически модифицированных организмов (ГМО) связано со "встраиванием" чужого гена в ДНК других растений или животных (производят транспортировку гена, т.е. трансгенизацию) с целью изменения свойств или параметров последних. В результате такой модификации происходит искусственное внедрение новых генов в геном организма.

Первый ГМ-продукт был получен в 1972 году , когда ученый Стэнфордского университета Пол Берг объединил в единое целое два гена, выделенных из разных организмов, и получил гибрид, который не встречается в природе.

Первый ГМ микроорганизм - кишечная палочка с человеческим геном, кодирующим синтез инсулина, появился на свет в 1973 году. В связи с непредсказуемостью результатов ученые Стенли Коэн и Герберт Бойер, сделавшие это изобретение, обратились к мировому научному сообществу с призывом приостановить исследования в области генной инженерии, написав письмо в журнал Science; в числе прочих под ним подписался и сам Пол Берг.

В феврале 1975 года на конференции в Асиломаре (Калифорния), ведущие специалисты в области генной инженерии решили прервать мораторий и продолжить исследования с соблюдением специально разработанных правил.

На отработку методики промышленного производства микробно-человеческого инсулина и его проверку с особым пристрастием понадобилось семь лет: только в 1980 году американская компания Genentech начала продажу нового препарата.

Немецкие генетики в Институте растениеводства в Кельне в 1983 году вывели ГМ-табак , устойчивый к воздействию насекомых-вредителей. Еще через пять лет, в 1988 году, впервые в истории была посажена генномодифицированная кукуруза. После этого развитие началось очень бурными темпами. В 1992 году выращивать трансгенный табак начали в Китае.

В 1994 году американская компания Monsanto представила свою первую разработку генной инженерии - помидор под названием Flavr Savr, который мог в полузрелом состоянии месяцами храниться в прохладном помещении, однако стоило плодам оказаться в тепле - они тут же краснели. Такие свойства модифицированные помидоры получили благодаря соединению с генами камбалы. Затем ученые скрестили сою с генами некоторых бактерий, и эта культура стала устойчивой к гербицидам, которыми обрабатывают поля от вредителей.

Производители стали ставить очень разные задачи перед учеными. Кто-то хотел, чтобы бананы не чернели на протяжении всего срока хранения, другие требовали, чтобы все яблоки и клубничины были одинакового размера и не портились по полгода. В Израиле, к примеру, вывели даже помидоры кубической формы, чтобы их проще было упаковывать.

Впоследствии в мире было выведено около тысячи генномодифицированных культур , однако из них только 100 разрешены к промышленному производству. Наиболее распространенные - помидоры, соя, кукуруза, рис, пшеница, арахис, картофель.

Единого законодательства об использовании ГМ-продукции сегодня не т ни в США, ни в Европе, поэтому точных данных относительно оборота такого товара не существует. Рынок ГМО пока до конца не сформировался. В одних странах эти продукты запрещены полностью, в других - частично, в-третьих вообще разрешены.

По итогам 2008 года, площадь посевов ГМ-культур превысила 114,2 млн гектар. Генномодифицированные культуры выращивают около 10 млн фермеров в 21 стране мира. Лидером в производстве ГМ-культур являются США, следом идут Аргентина, Бразилия, Китай и Индия. В Европе к генномодифицированным культурам относятся настороженно, а в России высаживать ГМ-растения вовсе запрещено, но в некоторых регионах этот запрет обходится - посевы генномодифицированной пшеницы есть на Кубани, в Ставрополе и на Алтае.
Впервые мировое сообщество всерьез задумалось о целесообразности использования ГМО в 2000 году. Ученые громко заговорили о возможном негативном влиянии таких продуктов на здоровье человека.

Технология получения ГМО относительна проста. Специальными методиками в геном конечного организма внедряются так называемые "целевые гены" - по сути, те особенности, которые нужно привить одному организму от другого. После этого проводят несколько стадий отбора при разных условиях и отбирают самый жизнеспособный ГМО, который при этом будет вырабатывать нужные вещества, за производство которых и отвечает измененный геном.

После этого полученный ГМО подвергают всесторонней проверке на возможную токсичность и аллергенность, и ГМО (и продукты ГМО) готов к продаже.

Несмотря на безобидность ГМО, технология содержит в себе несколько проблем. Одно из основных опасений специалистов и экологической общественности в связи с использованием ГМО в сельском хозяйстве - риск разрушения естественных экосистем.

Среди экологических последствий использования ГМО наиболее вероятны следующие: проявление непредсказуемых новых свойств трансгенного организма из-за множественного действия внедренных в него чужеродных генов; риски отсроченного изменения свойств (через несколько поколений), связанные с адаптацией нового гена и с проявлением как новых свойств ГМО, так и с изменением уже декларированных; возникновение незапланированных организмов-мутантов (например, сорняков) с непредсказуемыми свойствами; поражение нецелевых насекомых и других живых организмов; появление устойчивости к трансгенным токсинам у насекомых, бактерий, грибов и других организмов, питающихся ГМ-растениями; влияние на естественный отбор и др.

Другая проблема вытекает из недостаточности изученности воздействия ГМ-культур на организм человека. Ученые выделяют следующие основные риски употребления в пищу ГМ-продуктов: угнетение иммунитета, возможность острых нарушений функционирования организма, таких как аллергические реакции и метаболические расстройства, в результате непосредственного действия трансгенных белков. Влияние новых белков, которые продуцируют встроенные в ГМО гены, неизвестно. Человек их ранее никогда не употреблял, и поэтому неясно, являются ли они аллергенами. К тому же есть научные данные, говорящие о том, что, в частности, Bt-токсин, который производят многие сорта трансгенных кукурузы, картофеля, свеклы и пр., в пищеварительной системе разрушается медленнее, чем ожидалось, а значит - может являться потенциальным аллергеном.

Также может появиться устойчивость микрофлоры кишечника человека к антибиотикам, так как при получении ГМО до сих пор используются маркерные гены устойчивости к антибиотикам, которые могут перейти в микрофлору кишечника человека.
Среди возможных опасностей упоминается еще и токсичность, и канцерогенность ГМО (свойство вызывать и содействовать развитию злокачественных новообразований).

В тоже время в 2005 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала доклад, основной вывод которого можно сформулировать так: употребление генномодифицированных растений в пищу абсолютно безопасно.

Пытаясь защититься от ГМ-культур многие страны ввели маркировку на продуктах с ГМО. В мире существуют разные подходы к этикетированию продуктов с ГМО. Так, в США, Канаде, Аргентине эта продукция не маркируется, в странах ЕЭС принят 0,9 % порог, в Японии и Австралии - 5 %.

В России первая межведомственная комиссия по проблемам генно-инженерной деятельности была создана еще в 1993 году . 12 декабря 2007 года в РФ вступили в силу поправки к Федеральному закону "О защите прав потребителей" об обязательной маркировке продуктов питания, содержащих генетически модифицированные организмы, в соответствии с которыми потребитель имеет право получить необходимую и достоверную информацию о составе продуктов питания. Закон обязывает всех производителей информировать потребителей о содержании в продукте ГМО, если его доля составляет более 0,9 %.

С 1 апреля 2008 года в России была введена новая маркировка пищевых продуктов, содержащих генно-модифицированные микроорганизмы (ГММ). Согласно постановлению главного санитарного врача России Геннадия Онищенко, ГММ должны быть разделены на живые и неживые. Так, на этикетках продуктов, содержащих живые ГММ, должно быть написано: "Продукт содержит живые генно-инженерно-модифицированные микроорганизмы". А на этикетках продуктов с нежизнеспособными ГММ - "Продукт получен с использованием генно-инженерно-модифицированных микроорганизмов". Порог содержания ГММ при этом остается на прежнем уровне - 0,9%.

Документом предусмотрена обязательная государственная регистрация в Роспотребнадзоре продуктов с ГММ растительного происхождения, изготовленных в России, а также впервые ввезенных в РФ. Зарегистрированы продукты будут только в том случае, если пройдут медико-биологическую оценку их безопасности.

В случае нарушения правил маркировки товара в соответствии со статей 14.8 Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях" (КоАП РФ) нарушение права потребителя на получение необходимой и достоверной информации о реализуемом товаре (работе, услуге) влечет наложение административного штрафа на должностных лиц в размере от пятисот до одной тысячи рублей; на юридических лиц - от пяти тысяч до десяти тысяч рублей.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Начало всему этому положил человек, родившийся 30 июня 1926 года. Итак, знакомьтесь: Пол Берг.

Пол Наим Берг. Родился 30 июня 1926 г. в Бруклине (Нью-Йорк), США. Лауреат Нобелевской премии по химии 1980 года (1/2 премии, по 1/4 присуждено Уолтеру Гилберту и Фредерику Сенгеру за создание метода секвенирования ДНК).

В 1926 году случилось два знаменательных события в истории биологии и биохимии. Второе, менее важное (возможно!) - это рождение нашего героя, одного из трех сыновей производителя одежды Гарри Берга и домохозяйки Сары Бродски. Первое же событие имело, наверное, даже большее значение, чем рождение отца генной инженерии. 36-летний американский микробиолог из Мичигана Поль Генри де Крюи (иногда у нас его называли «де Кройф» и даже «де Крайф») написал книжку, которая стала, пожалуй, первым научно-популярным бестселлером.

Даже в СССР/России эта книга выдержала, наверное, не менее десятка изданий (рис. 1). И популярна до сих пор. «Охотники за микробами» Крюи с 1920-х и по сей день приводят в науку всё новых и новых людей: по меньшей мере, я знаю биохимиков младше меня, в детстве зачарованно читавших эту книжку, а нынче публикующих замечательные статьи в Nature.

Одно из многих русскоязычных изданий «Охотников за микробами» П. де Крюи (СССР, изд-во «Молодая гвардия», 1957 г.)

Наш герой в детстве тоже зачитывался сравнительно недавним бестселлером. Так что его судьба была предопределена сразу же - микробы, вирусы, их биохимия.

Но для начала нужно было пройти стандартный путь - школу и университет. Берг закончил школу Авраама Линкольна в январе 1943 года. К тому времени США уже участвовали во Второй мировой, и как только ему исполнилось 17 лет (июнь 1943), Берг пошел во флот. Он должен был стать летчиком палубной авиации, а этому нужно было учиться. Чтобы не терять времени в простом ожидании, Берг поступил в Пенн Стейт (Pennsylvania State University). Правда, летчиком Пол так и не стал: программу сократили, и ему пришлось служить по прямо противоположной специальности - на подводной лодке. В 1946 году Берг демобилизовался и уже в 1948 стал бакалавром в своем университете, а в 1952 его ждала докторская степень по биохимии в Западном резервном университете Кейза (Case Western Reserve University). В своей диссертации он показал роль фолиевой кислоты и витамина B12 в синтезе метионина.

С тех пор (так уж случилось) Берг работает только с лучшими. К примеру, в 1954 году Берг перешел на кафедру микробиологии в Медицинскую школу университета Вашингтона (WUSM), где начал работать с Артуром Корнбергом - первым человеком, синтезировавшим ДНК, и нобелевским лауреатом 1959 года за это достижение (рис. 2).

Артур Корнберг (1918-2007). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1959 года.

В лаборатории Корнберга (уже в Стэнфорде, куда Корнберг с командой ушел в 1959 году) Берг изучает механизм, по которому аминокислоты собираются в белки. Собственно говоря, именно Берг установил, как транспортные рибонуклеиновые кислоты (тРНК) переносят аминокислоты в место синтеза белка.

Примерно к середине 1960-х годов работа генов в клетках становится понятнее. В первую очередь - благодаря бактериофагам, которые могут встраивать свою ДНК в геном бактерий. Как всегда, главные открытия были сделаны на «лабораторной мыши» микробиологов - кишечной палочке E. coli - и заражающем ее бактериофаге лямбда. Вирусы применялись для анализа работы генов, тогда же биохимики и генетики научились при помощи вирусов манипулировать генами. Бергу очень хотелось делать то же самое с генами многоклеточных организмов.

В 1967 году Берг взял в Стэнфорде отпуск на год. Впрочем, «отпуск» в его случае не означал отсутствие работы. Он поехал в Солковский (не путать со Сколковским!!!) институт к еще одному будущему нобелиату - Ренато Дульбекко (рис. 3). Дульбекко незадолго до того открыл полиомавирус, вызывающий опухоли у мышей. Главной целью Берга было освоение работы с культурами клеток, однако ДНК-вирус его заинтересовал.

Ренато Дульбекко (1914-2012). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1975 года.

Когда Берг вернулся в Стэнфорд, он продолжил эксперименты с полиомавирусами, взяв в работу полиомавирус SV40 (рис. 4). Берг понял, что можно использовать SV40 как вектор для введения в обычную клетку другой генетической информации. И запланировал очень изящный эксперимент, по-хорошему, ставший началом всей генной инженерии.

Электронные фотографии вирионов полиомавируса SV40 и его ДНК. Иллюстрация из нобелевской лекции Пола Берга

В обычных условиях SV40 не взаимодействует с кишечной палочкой. Поэтому Берг использовал набор ферментов, выделенных Корнбергом, чтобы разрезать ДНК SV40 и бактериофага лямбда и затем «собрать» из кусочков химерную, или, как принято говорить, рекомбинантную ДНК. В итоге получилась плазмида - кольцевая молекула, состоящая из ДНК вируса SV40 и ДНК бактериофага лямбда с «заимствованным» у кишечной палочки галактозным опероном (последовательностью генов, кодирующих метаболизм галактозы) (рис. 5).

Схема эксперимента Берга. Иллюстрация из нобелевской лекции Пола Берга

Чем хорошо писать о нобелиатах последних 30 лет? Во-первых, многие из них живы по сей день. А во-вторых, легко можно найти видео, где они сами рассказывают о своих работах.

Давайте послушаем самого Берга:

Успех пришел в 1972 году, а за успехом пришел испуг. Ну ладно, не испуг - нормальная и правильная предосторожность: об онкогенности вирусов тогда было известно (из работ Дульбекко в частности), причем полиомавирус SV40 был способен вызывать рак у некоторых животных. Поэтому Берг задумался - вдруг искусственные вирусы будут порождать новые, онкогенные бактерии?

В 1974 году он написал письмо в крупнейшие научные журналы (Nature, Science и другие), в котором призвал ввести годичный мораторий на операции с рекомбинантными ДНК. И начал готовить конференцию для обсуждения потенциальной опасности. В 1975 году в Калифорнии прошла знаменитая Асиломарская конференция по рекомбинантной ДНК. Впрочем, достаточно быстро стало понятно, что опасность была преувеличена - и работы с рекомбинантной ДНК были продолжены.

Началась эпоха генной инженерии, а пять лет спустя - в 1980 году - Берг был удостоен Нобелевской премии по химии. Наш герой получил половину премии, вторую часть поделили между собой личности не менее легендарные - Уолтер Гилберт (вообще начинавший в физике элементарных частиц и работавший у Абдуса Салама) и Фредерик Сенгер (уже получавший химического «нобеля» в 1958 году за расшифровку структуры инсулина). Эти двое создали метод установления первичной структуры ДНК - секвенирование. Право выступить на нобелевском банкете от всех троих получил Берг. В своей речи Берг привел ставшую классической метафору другого нобелевского лауреата, Питера Брайена Медавара: «Если мы представим развитие живых организмов сжатым в год космического времени, то развитие человека заняло только день. Только в течение последних 10–15 минут длится наша жизнь, совсем не сомнительная. Мы - всё еще новички и можем надеяться стать лучше. Высмеивать надежду на прогресс - окончательная глупость, последнее слово бедности духа и подлости ума».

В своём интервью на сайте Нобелевского комитета Берг говорит: «Не совсем корректно называть меня отцом генной инженерии. Мы сделали лишь первый шаг на пути к ней».

- 120.21 Кб

Федеральное Агентство по Образованию РФ

Вологодский Государственный Технический Университет

Кафедра Геоэкологии и Инженерной Геологии

Реферат на тему: Производство ГМО: история и перспективы развития.

Выполнил: ст. гр. ФЭГ-41

Петруничева С. В.

Проверил: Ногина Ж. В.

Вологда

2010

Введение...................... .............................. .............................. .............................. ...3

1. ГМО и его виды……………………………………………………………... 4
2. Краткая история ГМО........................... .............................. .............................. .5
3. Направления и задачи создания ГМО........................... .............................. .....7
4. Наиболее распространённые методы получения ГМО........................... ....9
5. Международные производители, замеченных в использовании ГМО..10
6. Продукты, содержащие ГМО........................... .............................. ..................11
1. Генномодифицированные растения...................... .............................. .....11
2. Самые распространенные ГМ сельскохозяйственные растения.......11
3. ГМ пищевые добавки и ароматизаторы................. .............................. ....12
7. Регулировка производства и продажи ГМО в мире.......................... ...........13
8. Аргументы против распространения генетически модифицированных продуктов..................... .............................. .............................. .........................15

9.Последствия распространения генетически модифицированных организмов.................... .............................. .............................. ............................. 16

1. Последствия для экологии Земли......................... .............................. ....16
2. Последствия для здоровья человека...................... .............................. ..16
1. Темпы распространения ГМО........................... .............................. ..............19
2. Заключение.................... .............................. .............................. ......................23
3. Список использованной литературы.................... .............................. ..........24

Приложение.

Введение.

Число жителей Земли за последнее столетие увеличилось с 1.5 до 5.5 млрд. человек, а к 2020 году предполагается вырост до 8 млрд., таким образом возникает огромная проблема, стоящая перед человечеством. Эта проблема заключается в увеличение производства продуктов питания, несмотря на то, что за последние 40 лет производство увеличилось в 2.5 раза, все равно этого не достаточно. И в мире в связи с этим наблюдается социальный застой, который становится все более настоятельным.

Другая проблема возникла с медицинским лечением. Несмотря на огромные достижение современной медицины, производимые сегодня лекарственные препараты столь дороги, что ѕ населения земли сейчас полностью полагаются на традиционные донаучные методы лечения, прежде всего на неочищенные препараты растительного происхождения.

В развитых странах лекарственные средства на 25% состоят из природных веществ, выделенных из растений. Открытия последних лет (противоопухолевые препараты: таксол, подофиллотоксин) свидетельствуют о том, что растения еще долго будут оставаться источником полезных биологически-активных веществ (БТА), и что способности растительной клетки к синтезу сложных БТА все еще значительно превосходят синтетические способности инженера-химика. Вот почему ученые взялись за проблему создания трансгенных растений.

Создание генетически модифицированных (ГМ) продуктов является сейчас самой главной и самой противоречивой задачей.

1. ГМО и его виды.

Генетически модифицированные организмы – это организмы, в которых генетический материал (ДНК) изменен невозможным в природе способом. ГМО могут содержать фрагменты ДНК из любых других живых организмов.

Генетически модифицированные организмы появились в конце 80-х годов двадцатого века. В 1992 году в Китае начали выращивать табак, который «не боялся» вредных насекомых. Но начало массовому производству модифицированных продуктов положили в 1994 году, когда в США появились помидоры, которые не портились при перевозке.

ГМО объединяют три группы организмов:

1. генетически модифицированные микроорганизмы (ГММ);
2. генетически модифицированные животные (ГМЖ);
3. генетически модифицированные растения (ГМР) – наиболее распространенная группа.

На сегодня в мире существует несколько десятков линий ГМ-культур: сои, картофеля, кукурузы, сахарной свеклы, риса, томатов, рапса, пшеницы, дыни, цикория, папайи, кабачков, хлопка, льна и люцерны. Массово выращиваются ГМ-соя, которая в США уже вытеснила обычную сою, кукуруза, рапс и хлопок.

Посевы трансгенных растений постоянно увеличиваются. В 1996 году в мире под посевами трансгенных сортов растений было занято 1,7 млн. га, в 2002 г. этот показатель достиг 52,6 млн. га (из которых 35,7 млн. га - в США), в 2005 г ГМО-посевов было уже 91,2 млн. га, в 2006 году - 102 млн. га.

В 2006 году ГМ-культуры выращивали в 22 странах мира, среди которых Аргентина, Австралия, Канада, Китай, Германия, Колумбия, Индия, Индонезия, Мексика, Южная Африка, Испания, США. Основные мировые производители продукции, содержащую ГМО – США (68%), Аргентина (11,8%), Канада (6%), Китай (3%).

1. Краткая история ГМО.

1944 - Эвери, Мак-Леод и Маккарти доказали, что "вещество наследственности" – это ДНК.

1961-1966 -расшифрован генетический код – принцип записи в ДНК и РНК последовательности аминокислот в белках.

1970 - выделена первая рестриктаза.

1973 - Стенли Коэн и Герберт Бойер переносят ген, специфический участок ДНК, из одного организма в другой, начало ДНК-технологии.

1978 - фирма "Genentech" выпустила рекомбинантный инсулин, производимый человеческим геном, введенным в бактериальную клетку. 1980 - в США узаконивается патентование трансгенных микроорганизмов. 1981 - в продажу поступают автоматические синтезаторы ДНК.

1982 - в США впервые поданы заявки на проведение полевых испытаний трансгенных организмов. В то же время в Европе разрешена первая вакцина для животных, полученная методами генной инженерии. Зарегистрировано первое лекарство, полученное методами биотехнологии: человеческий инсулин, вырабатываемый бактериями.

В 1983 - ученые, изучая почвенную бактерию, которая образует на стволах деревьев и кустарников наросты, обнаружили, что она переносит фрагмент собственной ДНК в ядро растительной клетки, где он встраивается в хромосому, после чего распознается как свой. С момента этого открытия и началась история генной инженерии растений.

Пионером стала компания "Monsanto", которая вырастила табак, неуязвимый для вредителей, потом генно-модифицированный помидор (1994). Затем появились модифицированная кукуруза, соя, рапс, огурец, картофель, свекла, яблоки и многое другое.

1985-1988 - разработан метод полимеразной цепной реакции (ПЦР).

1987 - первое разрешение на полевые испытания ГМ растений (США).

1990 - первый пищевой продукт, модифицированный методом биотехнологии - фермент, применяемый при изготовлении сыра, был разрешен для использования в США первый зарегистрированный продукт питания с ГМ ингредиентами: модифицированные дрожжи (Великобритания).

1994 - получено первое разрешение на возделывание трансгенного растения (помидор сорта FlavrSavr компании "Monsanto").

1995 - введение в практику первого сорта сои, полученного при помощи биотехнологии.
1996-1997 - начало возделывания первых ГМ культур: кукуруза, соя, хлопчатник (Австралия, Аргентина, Канада, Китай, Мексика, США).

1999 - выведен «золотой» рис, обогащенный каротином, для профилактики слепоты у детей развивающихся стран.

2000 - принят Катрахенский протокол по биобезопасности, установивший наиболее общие международные нормы обращения с трансгенными организмами. Расшифровка генома человека. Создание Совета по вопросам информации в области биотехнологии.

2001 - первая полная карта генома сельскохозяйственной культуры.

2003 - ГМ растения возделывают почти на 70 млн га в 18 странах мира, где проживает более половины человечества.

На сегодняшний день трансгенные растения выращиваются на разных полях мира, общая площадь которых больше 80 млн. га.

1. Направления и задачи создания ГМО.

Надежды, которые возлагаются на генетически модифицированные (ГМ) растения, можно подразделить на два основных направления:

1.Усовершенствование качественных характеристик продукции растениеводства.

2.Увеличение продуктивности и стабильности растениеводства путем повышения резистентности растений к неблагоприятным факторам.

Создание генетически модифицированных растений чаще всего выполняется для решения следующих конкретных задач.

1) В целях увеличения урожайности путем повышения:

а) резистентности к патогенам;

б) резистентности к гербицидам;

в) устойчивости к температурам, различному качеству почв;

г) улучшения характеристик продуктивности (вкусовых качеств, облегчение усвояемости).

2) В фармакологических целях:

а) получение продуцентов терапевтических агентов;

б) продуцентов антигенов, обеспечения пищевой «пассивной» иммунизации.

Основные задачи ДНК-технологии в создании ГМ растений в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны и заключаются в следующем:

1.Получение гибридов (совместимость, мужская стерильность).

2.Рост и развитие растений (изменение габитуса растений - например, высоты, формы листьев и корневой системы и др.; изменение в цветении - например, строении и окраске цветков, времени зацветания).

3.Питание растений (фиксация атмосферного азота не бобовыми растениями; улучшение поглощения элементов минерального питания; повышение эффективности фотосинтеза).

4.Качество продукции (изменение состава и/или количества сахаров и крахмала; изменение состава и/или количества жиров и т.п.).

5.Устойчивость к абиотическим факторам стресса (устойчивость к засухе и засолению, жароустойчивость; устойчивость к затоплению и т.п.).

6.Устойчивость к биотическим факторам стресса (устойчивость к вредителям; устойчивость к бактериальным, вирусным и грибным болезням).

На практике среди признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам. Доля устойчивых к вирусным, бактериальным или грибным болезням среди промышленно выращиваемых трансгенных растений - менее 1%.

Существенным направлением в получении ГМ растений являются попытки создать биотопливо. Проблема создания биотоплива возникла достаточно давно. Об этом мечтал еще Генри Форд. Будущий бензин можно будет извлекать из генетически модифицированных сои или кукурузы. Т.е. будут растения-фабрики по производству заданных веществ (например, упомянутого растительного масла, которое в недалеком будущем с успехом заменит нефть в качестве топлива). В результате резко сократятся посевные площади и воздействие добываемого топлива на окружающую среду.

Переход к топливным плантациям должен начаться с биодизельных топлив - их молекулярная структура настолько близка к структуре некоторых растительных масел, что на первых порах можно будет обойтись и без генной инженерии.

Описание работы

Число жителей Земли за последнее столетие увеличилось с 1.5 до 5.5 млрд. человек, а к 2020 году предполагается вырост до 8 млрд., таким образом возникает огромная проблема, стоящая перед человечеством. Эта проблема заключается в увеличение производства продуктов питания, несмотря на то, что за последние 40 лет производство увеличилось в 2.5 раза, все равно этого не достаточно. И в мире в связи с этим наблюдается социальный застой, который становится все более настоятельным.
Другая проблема возникла с медицинским лечением. Несмотря на огромные достижение современной медицины, производимые сегодня лекарственные препараты столь дороги, что ѕ населения земли сейчас полностью полагаются на традиционные донаучные методы лечения, прежде всего на неочищенные препараты растительного происхождения.

Содержание

Введение...................................................................................................................3
ГМО и его виды……………………………………………………………...4
Краткая история ГМО........................................................................................5
Направления и задачи создания ГМО..............................................................7
Наиболее распространённые методы получения ГМО...............................9
Международные производители, замеченных в использовании ГМО..10
Продукты, содержащие ГМО...........................................................................11
Генномодифицированные растения.........................................................11
Самые распространенные ГМ сельскохозяйственные растения.......11
ГМ пищевые добавки и ароматизаторы...................................................12
Регулировка производства и продажи ГМО в мире.....................................13
Аргументы против распространения генетически модифицированных продуктов..........................................................................................................15
9.Последствия распространения генетически модифицированных организмов.............................................................................................................16
Последствия для экологии Земли...........................................................16
Последствия для здоровья человека......................................................16
Темпы распространения ГМО.......................................................................19
Заключение......................................................................................................23
Список использованной литературы............................................................24

Определение ГМО

Цели создания ГМО

Методы создания ГМО

Применение ГМО

ГМО - аргументы за и против

Плюсы генномодифицированных организмов

Опасность генетически модифицированных организмов

Лабораторные исследования ГМО

Последствия употребления ГМ продуктов для здоровья человека

Исследования безопасности ГМО

Как регулируется производство и продажа ГМО в мире?

Список международных производителей, замеченных в использовании ГМО

Генетически модифицированные пищевые добавки и ароматизаторы

Заключение

Список использованной литературы

Определение ГМО

Генетически модифицированные организмы – это организмы, в которых генетический материал (ДНК) изменен невозможным в природе способом. ГМО могут содержать фрагменты ДНК из любых других живых организмов.

Цель получения генетически измененных организмов – улучшение полезных характеристик исходного организма-донора (устойчивость к вредителям, морозостойкость, урожайность, калорийность и другие) для снижения себестоимости продуктов. В результате сейчас существует картофель, который содержит гены земляной бактерии, убивающей колорадского жука, стойкая к засухам пшеница, в которую вживили ген скорпиона, помидоры с генами морской камбалы, соя и клубника с генами бактерий.

Трансгенными (генномодифицированными) могут называться те виды растений , в которых успешно функционирует ген (или гены) пересаженные из других видов растений или животных. Делается это для того, чтобы растение реципиент получило новые удобные для человека свойства, повышенную устойчивость к вирусам, к гербицидам, к вредителям и болезням растений. Пищевые продукты, полученные из таких генноизмененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться.

Также часто такие растения дают более богатый и стабильный урожай, чем их природные аналоги.

Генетически измененный продукт - это когда выделенный в лаборатории ген одного организма пересаживается в клетку другого. Вот примеры из американской практики: чтобы помидоры и клубника были морозоустойчивее, им "вживляют" гены северных рыб; чтобы кукурузу не пожирали вредители, ей могут "привить" очень активный ген, полученный из яда змеи.

Кстати, не надо путать термины "модифицированный" и «генномодифицированный ». Например, модифицированный крахмал, входящий в состав большинства йогуртов, кетчупов и майонезов, к продуктам с ГМО отношения не имеет. Модифицированные крахмалы - это крахмалы, которые человек усовершенствовал для своих нужд. Это может быть сделано либо физическим (воздействие температуры, давления, влажности, радиации), либо химическим способом. Во втором случае используются химреагенты, которые разрешены Минздравом РФ как пищевые добавки.

Цели создания ГМО

Разработка ГМО некоторыми учеными рассматриваются, 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.

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 (проблема же возможного мирового голода вызвана исключительно социально-политическими причинами, а потому и решена может быть не генетиками, а политическими элитами государств.

Виды ГМО

Истоки генной инженерии растений лежат в открытии 1977 года, позволившем использовать почвенный микроорганизм Agrobacterium tumefaciens в качестве орудия введения потенциально полезных чужих генов в другие растения.

Первые полевые испытания генетически модифицированных сельскохозяйственных растений, в результате которых был выведен помидор, устойчивый к вирусным заболеваниям, были проведены в 1987 году.

В 1992 году в Китае начали выращивать табак, который «не боялся» вредных насекомых. В 1993 году генетически измененные продукты были допущены на прилавки магазинов мира. Но начало массовому производству модифицированных продуктов положили в 1994 году, когда в США появились помидоры, которые не портились при перевозке.

На сегодняшний день продукты с ГМО занимают более 80 млн. га сельхозугодий и выращиваются более чем в 20 странах мира.

ГМО объединяют три группы организмов:

oгенетически модифицированные микроорганизмы (ГММ);

oгенетически модифицированные животные (ГМЖ);

oгенетически модифицированные растения (ГМР) – наиболее распространенная группа.

На сегодня в мире существует несколько десятков линий ГМ-культур: сои, картофеля, кукурузы, сахарной свеклы, риса, томатов, рапса, пшеницы, дыни, цикория, папайи, кабачков, хлопка, льна и люцерны. Массово выращиваются ГМ-соя, которая в США уже вытеснила обычную сою, кукуруза, рапс и хлопок. Посевы трансгенных растений постоянно увеличиваются. В 1996 году в мире под посевами трансгенных сортов растений было занято 1,7 млн. га, в 2002 году этот показатель достиг 52,6 млн. га (из которых 35,7 млн. га – в США), в 2005 г ГМО-посевов было уже 91,2 млн. га, в 2006 году – 102 млн. га.

В 2006 году ГМ-культуры выращивали в 22 странах мира, среди которых Аргентина, Австралия, Канада, Китай, Германия, Колумбия, Индия, Индонезия, Мексика, Южная Африка, Испания, США. Основные мировые производители продукции, содержащую ГМО – США (68%), Аргентина (11,8%), Канада (6%), Китай (3%). Более 30% всей выращиваемой в мире сои, более 16% хлопка, 11% канолы (масличное растение) и 7% кукурузы произведены с использованием достижений генной инженерии.

На территории РФ нет ни одного гектара, который был бы засеян трансгенами.

Методы создания ГМО

Основные этапы создания ГМО:

1. Получение изолированного гена.

2. Введение гена в вектор для переноса в организм.

3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.

4. Преобразование клеток организма.

5. Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

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).

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.

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 трансфекации.

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.

Применение ГМО

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.

Использование ГМО в медицинских целях.

Генетически модифицированные организмы используются в прикладной медицине с 1982 года. В этом году 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 модифированного 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 (severe combined immune deficiency), лечился с помощью генной терапии. Генотерапию, кроме использования в лечении, предлагают также использовать для замедления процессов старения.