Реферат: Генно-модифицированные организмы Классификация трансгенных растений по признакам. Реферат трансгенные растения

Трансгенные животные и растения, реферат

Если вы хотите заказать реферат рекомендуем это сделать на сайте http://easyschool.ru/order/ref

Введение

21 столетие – эра биотехнологии!

В наши дни границы использования трансгенных животных и растений обсуждаются не только в научной литературе, но и в средствах массовой информации.

Так что же такое трансгенез?

Трансгенез – это процесс переноса и интеграции чужеродной генетической информации в геном животного.

В последние годы все большее влияние на здоровье населения планеты оказывает качество и структура питания. В 1999 г. опубликованы данные, что ежегодно в мире от недоедания и белково-калорийной недостаточности погибает 15 млн. человек.

Результаты широких эпидемиологических исследований и организованного в последние годы Минздравом России мониторинга состояния питания показывают, что структура питания населения России характеризуется продолжающимся снижением потребления наиболее ценных в биологическом отношении пищевых продуктов. Как следствие сложившейся структуры питания на первый план выходят следующие нарушения пищевого статуса:

– дефицит животных белков, достигающий 15-20% от рекомендуемых величин;

– выраженный дефицит большинства витаминов, выявляющийся повсеместно у более половины населения;

– проблема недостаточности макро- и микроэлементов, таких как кальций, железо, фтор, селен, цинк.

В международном научном сообществе существует четкое понимание того, что в связи с ростом народонаселения Земли, которое по прогнозам ученых должно достичь к 2050 году 9-11 млрд. человек, необходимо удвоение или даже утроение мирового производства сельскохозяйственной продукции, что невозможно без применения трансгенных растений, создание которых многократно ускоряет процесс селекции культурных растений, увеличивает урожайность, удешевляет продукты питания, а также позволяет получить растения с такими свойствами, которые не могут быть получены традиционными методами.

Трансгенные растения

Трансгенными 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.

Последнее десятилетие ученые строят неутешительные прогнозы относительно быстрорастущего потребления сельскохозяйственных продуктов на фоне снижения площади посевных земель. Решение данной проблемы возможно с помощью технологий получения трансгенных растений, направленных на эффективную защиту сельскохозяйственных культур и увеличение урожайности.

Получение трансгенных растений является на данный момент одной из перспективных и наиболее развивающихся направлений агропроизводства. Существуют проблемы, которые не могут быть решены такими традиционными направлениями как селекция, кроме того, что на подобные разработки требуются годы, а иногда и десятилетия. Создание трансгенных растений, обладающих нужными свойствами, требует гораздо меньшего времени и позволяет получать растения с заданными хозяйственно ценными признаками, а также обладающих свойствами, не имеющими аналогов в природе. Примером последнего могут служить полученные методами генной инженерии сорта растений, обладающих повышенной устойчивостью к засухе.

Создание трансгенных растений в настоящее время развиваются по следующим направлениям:

1. Получение сортов с/х культур с более высокой урожайностью

2. Получение с/х культур, дающих несколько урожаев в год (например, в России существуют ремантантные сорта клубники, дающие два урожая за лето)

3. Создание сортов с/х культур, токсичных для некоторых видов вредителей (например, в России ведутся разработки, направленные на получение сортов картофеля, листья которого являются остро токсичными для колорадского жука и его личинок)

4. Создание сортов с/х культур, устойчивых к неблагоприятным климатическим условиям (например, были получены устойчивые к засухе трансгенные растения, имеющие в своем геноме ген скорпиона)

5. Создание сортов растений, способных синтезировать некоторые белки животного происхождения (например, в Китае получен сорт табака синтезирующий лактоферрин человека)

Таким образом, создание трансгенных растений позволяет решить целый комплекс проблем, как агротехнических и продовольственных, так и технологических, фармакологических и т.д. Кроме того, уходят в небытие пестициды и другие виды ядохимикатов, которые нарушали естественный баланс в локальных экосистемах и наносили невосполнимый ущерб окружающей среде.

ТРАНСГЕ́ННЫЕ ЖИВОТНЫЕ – экспериментально полученные животные, содержащие во всех клетках своего организма дополнительную интегрированную с хромосомами и экспрессирующуюся чужеродную ДНК (трансген), которая передается по наследству по законам Менделя. Изредка трансген может реплицироваться и передаваться по наследству как экстрахромосомный автономно реплицирующийся фрагмент ДНК. Термин «трансгеноз» был предложен в 1973 для обозначения переноса генов одних организмов в клетки организмов других видов, в том числе далеких в эволюционном отношении. Получение трансгенных животных осуществляется с помощью переноса клонированных генов (ДНК) в ядра оплодотворенных яйцеклеток (зигот) или эмбриональных стволовых клеток. Затем в репродуктивные органы реципиентной самки пересаживают модифицированные зиготы или яйцеклетки, у которых собственное ядро заменено на модифицированное ядро эмбриональных стволовых клеток, либо бластоцисты (эмбрионы), содержащие чужеродную ДНК эмбриональных стволовых клеток. Имеются отдельные сообщения об использовании спермиев для создания трансгенных животных, однако этот прием пока не получил широкого распространения.

Первые трансгенные животные были получены в 1974 в Кембридже (США) Рудольфом Янишем (Jaenisch) в результате инъекции в эмбрион мыши ДНК вируса обезьяны SV40. В 1980 американским ученым Жоржем Гордоном (Gordon) с со авторами было предложено использовать для создания трансгенных животных микроинъекцию ДНК в пронуклеус зиготы. Именно этот подход положил начало широкому распространению технологии получения трансгенных животных. Первые трансгенные животные в России появились в 1982. С помощью микроинъекций в пронуклеус зиготы в 1985 в США были получены первые трансгенные сельскохозяйственные животные (кролик, овца, свинья). В настоящее время для создания трансгенных животных, кроме микроинъекций, используются другие экспериментальные приемы: инфицирование клеток рекомбинантными вирусами, электропорация, «обстрел» клеток металлическими частицами с нанесенными на их поверхности рекомбинантными ДНК.

В последние годы в результате появления технологии клонирования животных возникли дополнительные возможности для создания трансгенных животных. Уже есть трансгенные животные, полученные с помощью микроинъекции генов в ядра дифференциированных клеток.

Все имеющиеся методы переноса генов пока еще не очень эффективны. Встраивание трансгенов у каждого вновь получаемого трансгенного животного происходит в случайные участки хромосом, причем может происходить встраивание как единичной копии трансгена, так и множества копий, располагающихся, как правило, тандемно в единичном локусе одной из хромосом. Как правило, гомология между местом интеграции трансгена и самим трансгеном отсутствует. При использовании для трансгеноза эмбриональных стволовых клеток возможна предварительная селекция, что позволяет получать трансгенных животных с трансгеном, интегрированным в результате гомологичной рекомбинации с определенным участком генома хозяйского организма. С помощью этого подхода осуществляют, в частности, целенаправленное прекращение экспрессии определенного гена (это называют «нокаутом гена»).

Технология создания трансгенных животных является одной из наиболее бурно развивающихся биотехнологий в последние 10 лет. Трансгенные животные широко используются как для решения большого числа теоретических задач, так и в практических целях для биомедицины и сельского хозяйства. Некоторые научные проблемы не могли бы быть решены без создания трансгенных животных. На модели трансгенных лабораторных животных проводятся широкие исследования по изучению функции различных генов, регуляции их экспрессии, фенотипическому проявлению генов, инсерционному мутагенезу и др.

Трансгенные животные важны для различных биомедицинских исследований. Существует множество трансгенных животных, моделирующих различные заболевания человека (рак, атеросклероз, ожирение и др.). Так, получение трансгенных свиней с измененной экспрессией генов, определяющих отторжение органов, позволит использовать этих животных для ксенотрансплантации (пересадки органов свиньи человеку). В практических целях трансгенные животные используются различными зарубежными фирмами как коммерческие биореакторы, обеспечивающие производство разнообразных медицинских препаратов (антибиотиков, факторов свертываемости крови и др.). Кроме того, перенос новых генов позволяет получать трансгенных животных, отличающихся повышенными продуктивными свойствами (например, усиление роста шерсти у овец, понижение содержания жировой ткани у свиней, изменение свойств молока) или устойчивостью к различным заболеваниям, вызываемым вирусами и другими патогенами.

В настоящее время человечество уже использует множество продуктов, получаемых с помощью трансгенных животных: медицинские препараты, органы, пища.

Заключение – Нужно отметить, что ни одна новая технология не была объектом такого пристального внимания ученых всего мира. Все это обусловлено тем, что мнения ученых о безопасности генетически модифицированных источников питания расходятся. Нет ни одного научного факта против использования трансгенных продуктов. В тоже время некоторые специалисты считают, что существует риск выпуска нестабильного вида растений, передача заданных свойств сорнякам, влияние на биоразнообразие планеты, и главное потенциальная опасность для биологических объектов, для здоровья человека путем переноса встроенного гена в микрофлору кишечника или образование из модифицированных белков под воздействием нормальных ферментов, так называемых минорных компонентов, способных оказывать негативное влияние.

Трангены могут создать множество биологических проблем. Так при культивировании клеток в пробирках могут возникать различного рода мутации, которые могут представлять угрозу для организма. Но есть надежда, что трансгеноз позволит улучшать генотип существующих пород домашнего скота и выводить породы животных с новымим признаками. Кроме того, возможно, таких домашних животных, как коровы, овцы и козы, удастся использовать в качестве своеобразных «биологических фабрик» для получения продуктов клонированных генов, секретируемых в молоко.

Литература:

Эрнст Л. К. Современное состояние и перспективы использования трансгенных технологий в животноводстве. – М.: РАСХН, 2002.

Зиновьева Н. А. Трансгенные животные и возможности их использования. – Б. м., 2001.

Власова З.А. Справочник по биологии. – М., 1998.

Савин М. Биология, 2002, № 44, с.7–8.

kursak.net

Трансгенные растения и природный мир

Курсовая работа - Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

1. Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

Важнейшей составной частью современной биотехнологии является генетическая, или генная инженерия.

Cуществует несколько определений, раскрывающих суть генной инженерии. По мнению академика А.А. Баева, это «конструирование invitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных гибридных ДНК)», или «создание искусственных генетических программ».

В Интернете дается другое определение: «Генная инженерия — это управление генетической основой организмов посредством внедрения или удаления специфических генов, с использованием техники современной молекулярной биологии».

Методы генетической инженерии позволяют конструировать фрагменты рекомбинантных молекул ДНК того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы им свойства, полезные для человека.

Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами необходимых качественно новых признаков. Однако в отличие от обычной селекции, которая в течение длительного времени испытывает множество комбинаций генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого признака, что намного ускоряет достижение требуемого результата (рис. 1).

Генно-инженерно-модифицированный(генно-модифицированный) организм — организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты

Рис. 1. Отличительные особенности генной инженерии растений

Для создания генно-модифицированных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать — размножать в большом количестве копий.

Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют трансгенными.

Трансгенные организмы — животные, растения, микроорганизмы, вирусы, генетическая программа которых изменена с применением методов генной инженерии.

Основные задачи генной инженерии в создании трансгенных растений в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны (табл. 1).

Таблица 1

На практике ситуация выглядит следующим образом: среди промышленно выращиваемых трансгенных растений доля устойчивых к гербицидам составляет 71%, устойчивых к вредителям — 22%, устойчивых одновременно к гербицидам и вредителям — 7%, устойчивых к вирусным, 6актериальным и грибным болезням — менее 19 (рис. 2).

Рис. 2. Структура промышленно выращиваемых трансгенных растений,

различающихся по устойчивости

Из рисунка видно, что среди главных признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам.

Среди генов, определяющих устойчивость к гербицидам, уже клонированы гены устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (Раундап), фосфинотрицин (Биалафос), глифосинатаммония (Баста), сульфонилмочевинным и имидозолиноновым препаратам. С использованием этих генов уже получены трансгенные соя, кукуруза, хлопчатник и т.д. В России также проходят испытания трансгенные культуры, устойчивые к гербицидам. В Центре «Биоинженерия» создается сорт картофеля, устойчивый к Басте, проходящий в настояшее время полевые испытания.

Другой распространенной группой являются трансгенные растения, устойчивые к насекомым-вредителям. Так, относительно давно известна бактерия Bacillusthuringiensis, продуцирующая белок дельта-эндотоксин, который очень токсичен для многих видов насекомых и безопасен для млекопитающих. Установлено, что встраивание гена этого белка в геном растений дает возможность получить трансгенные растения, не повреждаемые насекомыми.

Специалисты по генной инженерии в результате длительной работы подобрали необходимые штаммы Bacillusthuringiensis и создали генно-инженерные конструкции для конкретных групп насекомых.

Так, для получения трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, компании «Моnsanto» понадобилось 16 лет экспериментальной работы и 100 млн. долл. инвестиций.

В настоящее время компаниями «Моnsanto», «АgrEvо», «Мусоgеn» созданы другие трансгенные формы, устойчивые к насекомым, так называемые Bt-растения — соя, хлопчатник, кукуруза.

Специалисты и ученые полагают, что применение Bt –растений будет иметь не только хорошее коммерческое будущее, но и экологический эффект. Известно, что только 5% внесенного инсектицида срабатывает по назначению, остальные 95% попадают в окружающую среду, уничтожая многие виды насекомых, в том числе и полезных. Сокращение же объемов применения инсектицидов приведет к восстановлению популяций многих полезных насекомых, что, несомненно, положительно скажется на многих видах растительного и животного мира.

К третьей группе по распространенности относятся трансгенные растения, одновременно устойчивые к гербицидам и насекомым.

Площади возделывания этих культур увеличились с 0,1% в 1997 г. до 1% в 1998 г. Примерами этой группы являются кукуруза и хлопчатник, устойчивые к Раундапу и одновременно устойчивые к кукурузному мотыльку и хлопковой совке соответственно.

Менее распространенной является пока группа трансгенных культур, устойчивых к бактериальным, вирусным и грибным болезням.

Одним из первых достижений в защите растений методами генной инженерии явилось создание трансгенных растений, устойчивых к вирусам, путем внесения генов белков вирусной оболочки.

Активный синтез такого белка, обладающего большим сродством с РНК вируса, не дает ей возможности активно размножаться в клетке хозяина, что и обусловливает устойчивость такого трансгенного растения к вирусам. В 1986 г. подобная устойчивость была получена для табака.

Введение гена оболочки вируса табачной мозаики позволило создать устойчивый к нему трансгенный табак. Создаются также трансгенные формы огурцов, арбуза, цукини, устойчивых к различным вирусам и проходящих в настоящее время полевые испытания. К достижениям отечественной науки следует отнести создание картофеля, устойчивого к вирусу Y, который в настоящий момент находится на стадии испытаний.

Активно ведутся исследования по клонированию генов для данных растений от грибных болезней. Так, создан трансгенный табак, несущий ген хитиназы фасоли. Такая культура практически не поражается грибными болезнями даже в почве, зараженной грибным патогеном Rhizoctoniasolani. Трансгенные растения табака с геном стилбенсинтазы из винограда обладают повышенной устойчивостью к Воtгynis сinегеа. Получен также трансгенный картофель, несущий ген стилбенсинтазы, устойчивый к фитофторозу и фузариозу.

Компанией «Моnsanto» разработан способ получения трансгенных растений, устойчивых как к бактериальной, так и грибной инфекции. В картофель вводится грибной ген, кодирующий синтез фермента, окисляющего глюкозу с образованием пероксида водорода. Полученные растения устойчивы и к мягкой гнили, вызываемой бактериями рода rwinia, и к фитофторе.

Относительно недавно открыты короткие пептиды, богатые остатками цистеина, обладающие антимикробными свойствами. Они названы дефензинами.

В настоящее время создаются трансгенные растения томатов, картофеля, рапса, моркови, яблони и груши с геном rs дефензинов редьки. Аналогичная работа проводится по созданию трансгенной капусты и малины

Довольно перспективными являются исследования по созданию трансгенных растений, устойчивых к абиотическим факторам. Так расширяются работы по получению трансгенных культур, устойчивых к холоду. Например, при включении в растительный геном регулирующего экспрессию других генов, включающихся при адаптации растения к холоду, получены трансгенные растения, которые выдерживали в течение 2 сут отрицательные температуры, губительные для обычных растений.

Большое внимание уделяется созданию трансгенных растений для пищевой и фармацевтической промышленности. Одним из лидеров этого направления является компания «Са1gеnе». В 1995 г. эта компания получила разрешение в США на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным жирнонокислотным составом.

Проводятся также исследования по созданию трансгенных растений с заданным аминокислотным составом. Так, в настоящее время клонированы гены запасных белков сои, гороха, фасоли, кукурузы, картофеля.

Перспективным направлением является создание трансгенных растений, несущих гены, кодирующие синтез вакцин против различных болезней. Так, при потреблении сырых плодов и овощей, несущих такие гены, происходит вакцинация организма. Это значительно расширяет области применения таких трансгенных растений. Например, при введении гена нетоксичной субъединицы энтеротоксина холеры в растения картофеля и скармливании сырых клубней подопытным мышам в их организме образовывались антитела холеры. Очевидно, что такие съедобные вакцины могут стать эффективным простым и недорогим методом защиты людей и обеспечения безопасности питания в целом.

Очень интересным направлением использования трансгенных растений является их применение для фиторемедиации — очистки почв, вод и т.п. от чужеродных загрязнителей внешней среды, в частности тяжелых металлов и радионуклидов. Модифицированную конструкцию бактериального гена, кодирующего белок, который переносит и детоксицирует ртуть, использовали для трансформации табака, рапса, тополя. .

Таким образом, направления исследований генной инженерии очень разнообразны и обширны, а некоторые из них фантастичны и в то же время весьма перспективны по достижимости результатов.

2. Технология производства кормовых витаминных препаратов (В12; В6 )

Витамин В12 представлен группой биологически активных веществ, содержащих в своем составе трехвалентный кобальт, аминные и цианистые группировки, которые могут быть замещены другими радикалами — ОН, С1, Вг. Этот витамин стимулирует образование крови в костном мозге, улучшает усвоение белков, участвует в синтезе аминокислот и азотистых оснований. Витамин В12 не содержится в продуктах растительного происхождения и его единственным источником для сельскохозяйственных животных являются микроорганизмы.

Для промышленного получения кормовых препаратов витамина В12 выращивается специально подобранный биоценоз микроорганизмов, осуществляющих термофильное метановое брожение, в который входят целлюлозоразлагающие, аммонифицирующие, углеводображивающие, сульфитвосстанав-ливающие и метанообразующие бактерии. На первом этапе ферментации этих микроорганизмов (в течение 10—12 дней) наблюдается бурное развитие тсрмофильных аммонифицирующих и углеводсбраживающих бактерий, которое происходит в слабокислой среде (рН 5,0—7,0).

Другие группы бактерии данного биоценоза достигают интенсивного развития при переходе брожения в щелочную фазу (рН 7,0—8,5). Преобладающими в этот период являются метанообразующие бактерии, которые синтезируют в 4—5 раз больше витамина В12, чем другие микроорганизмы биоценоза. Главные субстраты для развития метанообразующих бактерий — жирные кислоты и низшие спирты, поэтому их добавление в питательную среду значительно увеличивает выход витамина.

Для приготовления питательной среды обычно используют барду ацетоно-бутилового производства, которая декантацией очищается от твердых примесей, в нее добавляется хлорид кобальта (4 г/м3 и 0,5 % метанола).

В процессе промышленного культивирования бактерий вначале выращивается посевной материал (15—20 дней) в аппаратах вместимостью 250 м3. Затем посевной материал подают в железобетонные ферментеры вместимостью 4200 м3, в которых происходит метановое брожение. Свежую барду подают в нижнюю часть ферментера в количестве 25—30% от его объема за сутки.

Отбор метановой бражки, содержащей витамин В12, производится в верхней части ферментера. В течение рабочего цикла в ферментере строго контролируют рН среды, концентрацию летучих жирных кислот, содержание аммонийного азота, поддерживают оптимальную температуру (55—57° С). В результате брожения образуется газовая смесь, состоящая главным образом из метана (65%) и диоксида углерода (30%), которая может быть использована как источник тепла.

Готовая культуральная жидкость, образующаяся как продукт ферментации, обычно содержит 2—2,5% сухих веществ, и 1,1 —1,7 мг/л витамина В12. Для предотвращения разрушения витамина в процессе сушки культуральную жидкость подкисляют соляной или фосфорной кислотой до рН 6,3—6,5 и в нее добавляют 0,2—0,25% сульфита натрия.

Подготовленная таким образом культуральная жидкость дегазируется, упаривается на вакуум-выпарной установке, полученный концентрат высушивают в распылительной сушилке до влажности 5—10%. В целях улучшения физических свойств сухой продукт смешивают с отрубями или кукурузной мукой, расфасовывают по 25—30 кг в полиэтиленовые пакеты и упаковывают в крафт-мешки. Содержание витамина В12 в готовом кормовом препарате составляет 2,5 мг%, срок хранения сухого препарата — 1 год. Препарат имеет коммерческое название— КМБ-12 (концентратмикробный витамин). Кроме витамина В12 КМБ-12 содержит другие витамины группы В, незаменимые аминокислоты.

Витамин B6 – Пиридоксин (Pyridoxinum)

Содержание в продуктах

Надежными источниками витамина В6 являются зерно, отходы мукомольного производства, жмыховая мука и сухие дрожжи. Относительно небогаты витамином В6 продукты животного происхождения и маниоковая мука. Входящий в состав природных продуктов витамин В6 хорошо усваивается животными.

Физиологическое значение

Витамин В6 играет центральную роль в метаболизме белков в форме пиридоксаль-5-фосфата (коэнзима). Кроме того, витамин принимает участие в метаболизме жиров и углеводов, расщеплении триптофана и метаболизме различных минеральных веществ.

Таблица 2

Характеристика продукта Lutavit® B6

Заболевания, связанные с дефицитом витамина В6

Недостаточное поступление с кормом витамина В6 вызывает задержку роста и карликовость животных, а также воспалительные заболевания кожных покровов, изменения в периферической и центральной нервной системе, снижение усвоения белка, поражение печени и сердца, снижение вылупляемости (в инкубаторе).

Антагонисты

Ингибитор содержится в льняном семени.

Потребность

Потребность в витамине В6 возрастает при увеличении содержания в корме белка и энергии. Молодой организм особенно нуждается в больших количествах витамина В6, вследствие повышенного усвоения белка в период роста. Потребность составляет 3-6 мг на килограмм массы комбикорма. Потребность в витамине В6 также возрастает в период беременности и во время получения животными сульфонамидов или некоторых антибиотиков.

Применяют при воспалительных процессах с образованием гистамина, при гепатитах, дерматозах и экземах, для улучшения регенерации эпителия глаза, слизистой оболочки желудка и кишечника, для стимуляции кроветворения

Стабильность витамина

Продукт Lutavit® B6 показывает хорошую сохранность витамина в составе витаминных смесей и кормов. В кислых, водных растворах наблюдаются лишь незначительные потери витамина. Однако в нейтральных и щелочных растворах происходит быстрый распад витамина под действием света. Величина рН растворов, которые предполагается подвергать автоклавированию, не должна превышать 5.

Примечание

При нормальных условиях Lutavit® В6 не является токсичным. Однако следует избегать тесного контакта продукта с кожей и дыхательными путями. При использовании продукта Lutavit® B6 необходимо принимать во внимание срок годности, указанный в сопроводительных документах.

Выпускают в порошке, таблетках по 0,002; 0,005 и 0,01 г и в растворе в ампулах в 1 и 5%-ной концентрации по 1 мл.

Литература

1. Донченко Л. В., Надыкта В. Д. Безопасность пищевой продукции. — М.: Пищепромиздат, 2001. – 528 с.

2. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярёв С.В. Сельско-хозяйственная биотехнология. — М.: Высшая школа, 1998. — 416 с.

www.ronl.ru

Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

7

Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

Важнейшей составной частью современной биотехнологии является генетическая, или генная инженерия.

Cуществует несколько определений, раскрывающих суть генной инженерии. По мнению академика А.А. Баева, это «конструирование in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных гибридных ДНК)», или «создание искусственных генетических программ».

В Интернете дается другое определение: «Генная инженерия -- это управление генетической основой организмов посредством внедрения или удаления специфических генов, с использованием техники современной молекулярной биологии».

Методы генетической инженерии позволяют конструировать фрагменты рекомбинантных молекул ДНК того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы им свойства, полезные для человека.

Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами необходимых качественно новых признаков. При этом в отличие от обычной селекции, которая в течение длительного времени испытывает множество комбинаций генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого признака, что намного ускоряет достижение требуемого результата (рис. 1).

Генно-инженерно-модифицированный(генно-модифицированный) организм -- организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты

или комбинации генов.

Рис. 1. Отличительные особенности генной инженерии растений

Для создания генно-модифицированных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать -- размножать в большом количестве копий.

Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют трансгенными.

Трансгенные организмы -- животные, растения, микроорганизмы,вирусы, генетическая программа которых изменена с применением методов генной инженерии.

Основные задачи генной инженерии в создании трансгенных растений в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны (табл. 1).

Таблица 1

Основные задачи генной инженерии растений

На практике ситуация выглядит следующим образом: среди промышленно выращиваемых трансгенных растений доля устойчивых к гербицидам составляет 71%, устойчивых к вредителям -- 22%, устойчивых одновременно к гербицидам и вредителям -- 7%, устойчивых к вирусным, 6актериальным и грибным болезням -- менее 19 (рис. 2).

Рис. 2. Структура промышленно выращиваемых трансгенных растений,

различающихся по устойчивости

Из рисунка видно, что среди главных признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам.

Среди генов, определяющих устойчивость к гербицидам, уже клонированы гены устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (Раундап), фосфинотрицин (Биалафос), глифосинатаммония (Баста), сульфонилмочевинным и имидозолиноновым препаратам. С использованием этих генов уже получены трансгенные соя, кукуруза, хлопчатник и т.д. В России также проходят испытания трансгенные культуры, устойчивые к гербицидам. В Центре «Биоинженерия» создается сорт картофеля, устойчивый к Басте, проходящий в настояшее время полевые испытания.

Другой распространенной группой являются трансгенные растения, устойчивые к насекомым-вредителям. Так, относительно давно известна бактерия Bacillus thuringiensis, продуцирующая белок дельта-эндотоксин, который очень токсичен для многих видов насекомых и безопасен для млекопитающих. Установлено, что встраивание гена этого белка в геном растений дает возможность получить трансгенные растения, не повреждаемые насекомыми.

Специалисты по генной инженерии в результате длительной работы подобрали необходимые штаммы Bacillus thuringiensis и создали генно-инженерные конструкции для конкретных групп насекомых.

Так, для получения трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, компании «Моnsanto» понадобилось 16 лет экспериментальной работы и 100 млн. долл. инвестиций.

В настоящее время компаниями «Моnsanto», «АgrEvо», «Мусоgеn» созданы другие трансгенные формы, устойчивые к насекомым, так называемые Bt-растения - соя, хлопчатник, кукуруза.

Специалисты и ученые полагают, что применение Bt -растений будет иметь не только хорошее коммерческое будущее, но и экологический эффект. Известно, что только 5% внесенного инсектицида срабатывает по назначению, остальные 95% попадают в окружающую среду, уничтожая многие виды насекомых, в том числе и полезных. Сокращение же объемов применения инсектицидов приведет к восстановлению популяций многих полезных насекомых, что, несомненно, положительно скажется на многих видах растительного и животного мира.

К третьей группе по распространенности относятся трансгенные растения, одновременно устойчивые к гербицидам и насекомым.

Площади возделывания этих культур увеличились с 0,1% в 1997 г. до 1% в 1998 г. Примерами этой группы являются кукуруза и хлопчатник, устойчивые к Раундапу и одновременно устойчивые к кукурузному мотыльку и хлопковой совке соответственно.

Менее распространенной является пока группа трансгенных культур, устойчивых к бактериальным, вирусным и грибным болезням.

Одним из первых достижений в защите растений методами генной инженерии явилось создание трансгенных растений, устойчивых к вирусам, путем внесения генов белков вирусной оболочки.

Активный синтез такого белка, обладающего большим сродством с РНК вируса, не дает ей возможности активно размножаться в клетке хозяина, что и обусловливает устойчивость такого трансгенного растения к вирусам. В 1986 г. подобная устойчивость была получена для табака.

ВВЕДЕНИЕ гена оболочки вируса табачной мозаики позволило создать устойчивый к нему трансгенный табак. Создаются также трансгенные формы огурцов, арбуза, цукини, устойчивых к различным вирусам и проходящих сегодня полевые испытания. К достижениям отечественной науки следует отнести создание картофеля, устойчивого к вирусу Y, который в настоящий момент находится на стадии испытаний.

Активно ведутся исследования по клонированию генов для данных растений от грибных болезней. Так, создан трансгенный табак, несущий ген хитиназы фасоли. Такая культура практически не поражается грибными болезнями даже в почве, зараженной грибным патогеном Rhizoctonia solani. Трансгенные растения табака с геном стилбенсинтазы из винограда обладают повышенной устойчивостью к Воtгynis сinегеа. Получен также трансгенный картофель, несущий ген стилбенсинтазы, устойчивый к фитофторозу и фузариозу.

Компанией «Моnsanto» разработан способ получения трансгенных растений, устойчивых как к бактериальной, так и грибной инфекции. В картофель вводится грибной ген, кодирующий синтез фермента, окисляющего глюкозу с образованием пероксида водорода. Полученные растения устойчивы и к мягкой гнили, вызываемой бактериями рода rwinia, и к фитофторе.

Относительно недавно открыты короткие пептиды, богатые остатками цистеина, обладающие антимикробными свойствами. Они названы дефензинами.

В настоящее время создаются трансгенные растения томатов, картофеля, рапса, моркови, яблони и груши с геном rs дефензинов редьки. Аналогичная работа проводится по созданию трансгенной капусты и малины

Довольно перспективными являются исследования по созданию трансгенных растений, устойчивых к абиотическим факторам. Так расширяются работы по получению трансгенных культур, устойчивых к холоду. Например, при включении в растительный геном регулирующего экспрессию других генов, включающихся при адаптации растения к холоду, получены трансгенные растения, которые выдерживали в течение 2 сут отрицательные температуры, губительные для обычных растений.

Большое внимание уделяется созданию трансгенных растений для пищевой и фармацевтической промышленности. Одним из лидеров этого направления является компания «Са1gеnе». В 1995 г. эта компания получила разрешение в США на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным жирнонокислотным составом.

Проводятся также исследования по созданию трансгенных растений с заданным аминокислотным составом. Так, сегодня клонированы гены запасных белков сои, гороха, фасоли, кукурузы, картофеля.

Перспективным направлением является создание трансгенных растений, несущих гены, кодирующие синтез вакцин против различных болезней. Так, при потреблении сырых плодов и овощей, несущих такие гены, происходит вакцинация организма. Это значительно расширяет области применения таких трансгенных растений. Например, при введении гена нетоксичной субъединицы энтеротоксина холеры в растения картофеля и скармливании сырых клубней подопытным мышам в их организме образовывались антитела холеры. Очевидно, что такие съедобные вакцины могут стать эффективным простым и недорогим методом защиты людей и обеспечения безопасности питания в целом.

Очень интересным направлением использования трансгенных растений является их применение для фиторемедиации -- очистки почв, вод и т.п. от чужеродных загрязнителей внешней среды, в частности тяжелых металлов и радионуклидов. Модифицированную конструкцию бактериального гена, кодирующего белок, который переносит и детоксицирует ртуть, использовали для трансформации табака, рапса, тополя. .

Таким образом, направления исследований генной инженерии очень разнообразны и обширны, а некоторые из них фантастичны и в то же время весьма перспективны по достижимости результатов.

Технология производства кормовых витаминных препаратов (В12; В6)

Витамин В12 представлен группой биологически активных веществ, содержащих в своем составе трехвалентный кобальт, аминные и цианистые группировки, которые могут быть замещены другими радикалами -- ОН, С1, Вг. Этот витамин стимулирует образование крови в костном мозге, улучшает усвоение белков, участвует в синтезе аминокислот и азотистых оснований. Витамин В12 не содержится в продуктах растительного происхождения и его единственным источником для сельскохозяйственных животных являются микроорганизмы.

Для промышленного получения кормовых препаратов витамина В12 выращивается специально подобранный биоценоз микроорганизмов, осуществляющих термофильное метановое брожение, в который входят целлюлозоразлагающие, аммонифицирующие, углеводображивающие, сульфитвосстанав-ливающие и метанообразующие бактерии. На первом этапе ферментации этих микроорганизмов (в течение 10--12 дней) наблюдается бурное развитие тсрмофильных аммонифицирующих и углеводсбраживающих бактерий, которое происходит в слабокислой среде (рН 5,0--7,0).

Другие группы бактерии данного биоценоза достигают интенсивного развития при переходе брожения в щелочную фазу (рН 7,0--8,5). Преобладающими в этот период являются метанообразующие бактерии, которые синтезируют в 4--5 раз больше витамина В12, чем другие микроорганизмы биоценоза. Главные субстраты для развития метанообразующих бактерий -- жирные кислоты и низшие спирты, поэтому их добавление в питательную среду значительно увеличивает выход витамина.

Для приготовления питательной среды обычно используют барду ацетоно-бутилового производства, которая декантацией очищается от твердых примесей, в нее добавляется хлорид кобальта (4 г/м3 и 0,5 % метанола).

В процессе промышленного культивирования бактерий вначале выращивается посевной материал (15--20 дней) в аппаратах вместимостью 250 м3. Затем посевной материал подают в железобетонные ферментеры вместимостью 4200 м3, в которых происходит метановое брожение. Свежую барду подают в нижнюю часть ферментера в количестве 25--30% от его объема за сутки.

Отбор метановой бражки, содержащей витамин В12, производится в верхней части ферментера. В течение рабочего цикла в ферментере строго контролируют рН среды, концентрацию летучих жирных кислот, содержание аммонийного азота, поддерживают оптимальную температуру (55--57° С). В результате брожения образуется газовая смесь, состоящая главным образом из метана (65%) и диоксида углерода (30%), которая может быть использована как источник тепла.

Готовая культуральная жидкость, образующаяся как продукт ферментации, обычно содержит 2--2,5% сухих веществ, и 1,1 --1,7 мг/л витамина В12. Для предотвращения разрушения витамина в процессе сушки культуральную жидкость подкисляют соляной или фосфорной кислотой до рН 6,3--6,5 и в нее добавляют 0,2--0,25% сульфита натрия.

Подготовленная таким образом культуральная жидкость дегазируется, упаривается на вакуум-выпарной установке, полученный концентрат высушивают в распылительной сушилке до влажности 5--10%. В целях улучшения физических свойств сухой продукт смешивают с отрубями или кукурузной мукой, расфасовывают по 25--30 кг в полиэтиленовые пакеты и упаковывают в крафт-мешки. Содержание витамина В12 в готовом кормовом препарате составляет 2,5 мг%, срок хранения сухого препарата -- 1 год. Препарат имеет коммерческое название-- КМБ-12 (концентратмикробный витамин). Кроме витамина В12 КМБ-12 содержит другие витамины группы В, незаменимые аминокислоты.

Витамин B6 - Пиридоксин (Pyridoxinum)

Содержание в продуктах

Надежными источниками витамина В6 являются зерно, отходы мукомольного производства, жмыховая мука и сухие дрожжи. Относительно небогаты витамином В6 продукты животного происхождения и маниоковая мука. Входящий в состав природных продуктов витамин В6 хорошо усваивается животными.

Физиологическое значение

Витамин В6 играет центральную роль в метаболизме белков в форме пиридоксаль-5-фосфата (коэнзима). Кроме того, витамин принимает участие в метаболизме жиров и углеводов, расщеплении триптофана и метаболизме различных минеральных веществ.

Таблица 2

Характеристика продукта Lutavit® B6

Заболевания, связанные с дефицитом витамина В6

Недостаточное поступление с кормом витамина В6 вызывает задержку роста и карликовость животных, а также воспалительные заболевания кожных покровов, изменения в периферической и центральной нервной системе, снижение усвоения белка, поражение печени и сердца, снижение вылупляемости (в инкубаторе).

Антагонисты

Ингибитор содержится в льняном семени.

Потребность

Потребность в витамине В6 возрастает при увеличении содержания в корме белка и энергии. Молодой организм особенно нуждается в больших количествах витамина В6, вследствие повышенного усвоения белка в период роста. Потребность составляет 3-6 мг на килограмм массы комбикорма. Потребность в витамине В6 также возрастает в период беременности и во время получения животными сульфонамидов или некоторых антибиотиков.

Применяют при воспалительных процессах с образованием гистамина, при гепатитах, дерматозах и экземах, для улучшения регенерации эпителия глаза, слизистой оболочки желудка и кишечника, для стимуляции кроветворения

Стабильность витамина

Продукт Lutavit® B6 показывает хорошую сохранность витамина в составе витаминных смесей и кормов. В кислых, водных растворах наблюдаются лишь незначительные потери витамина. При этом в нейтральных и щелочных растворах происходит быстрый распад витамина под действием света. Величина рН растворов, которые предполагается подвергать автоклавированию, не должна превышать 5.

Примечание

При нормальных условиях Lutavit® В6 не является токсичным. При этом следует избегать тесного контакта продукта с кожей и дыхательными путями. При использовании продукта Lutavit® B6 необходимо принимать во внимание срок годности, указанный в сопроводительных документах.

Выпускают в порошке, таблетках по 0,002; 0,005 и 0,01 г и в растворе в ампулах в 1 и 5%-ной концентрации по 1 мл.

Таблица 3

Литература

1. Донченко Л. В., Надыкта В. Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 528 с.

2. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярёв С.В. Сельско-хозяйственная биотехнология. -- М.: Высшая школа, 1998. -- 416 с.

referatwork.ru

Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам - реферат

1. Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

Важнейшей составной частью современной биотехнологии является генетическая, или генная инженерия.

Cуществует несколько определений, раскрывающих суть генной инженерии. По мнению академика А.А. Баева, это «конструирование invitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных гибридных ДНК)», или «создание искусственных генетических программ».

В Интернете дается другое определение: «Генная инженерия — это управление генетической основой организмов посредством внедрения или удаления специфических генов, с использованием техники современной молекулярной биологии».

Методы генетической инженерии позволяют конструировать фрагменты рекомбинантных молекул ДНК того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы им свойства, полезные для человека.

Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами необходимых качественно новых признаков. Однако в отличие от обычной селекции, которая в течение длительного времени испытывает множество комбинаций генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого признака, что намного ускоряет достижение требуемого результата (рис. 1).

Генно-инженерно-модифицированный(генно-модифицированный) организм — организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты

или комбинации генов.

Рис. 1. Отличительные особенности генной инженерии растений

Для создания генно-модифицированных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать — размножать в большом количестве копий.

Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют трансгенными.

Трансгенные организмы — животные, растения, микроорганизмы,вирусы, генетическая программа которых изменена с применением методов генной инженерии.

Основные задачи генной инженерии в создании трансгенных растений в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны (табл. 1).

Таблица 1

Основные задачи генной инженерии растений

На практике ситуация выглядит следующим образом: среди промышленно выращиваемых трансгенных растений доля устойчивых к гербицидам составляет 71%, устойчивых к вредителям — 22%, устойчивых одновременно к гербицидам и вредителям — 7%, устойчивых к вирусным, 6актериальным и грибным болезням — менее 19 (рис. 2).

Рис. 2. Структура промышленно выращиваемых трансгенных растений,

различающихся по устойчивости

Из рисунка видно, что среди главных признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам.

Среди генов, определяющих устойчивость к гербицидам, уже клонированы гены устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (Раундап), фосфинотрицин (Биалафос), глифосинатаммония (Баста), сульфонилмочевинным и имидозолиноновым препаратам. С использованием этих генов уже получены трансгенные соя, кукуруза, хлопчатник и т.д. В России также проходят испытания трансгенные культуры, устойчивые к гербицидам. В Центре «Биоинженерия» создается сорт картофеля, устойчивый к Басте, проходящий в настояшее время полевые испытания.

Другой распространенной группой являются трансгенные растения, устойчивые к насекомым-вредителям. Так, относительно давно известна бактерия Bacillusthuringiensis, продуцирующая белок дельта-эндотоксин, который очень токсичен для многих видов насекомых и безопасен для млекопитающих. Установлено, что встраивание гена этого белка в геном растений дает возможность получить трансгенные растения, не повреждаемые насекомыми.

Специалисты по генной инженерии в результате длительной работы подобрали необходимые штаммы Bacillusthuringiensis и создали генно-инженерные конструкции для конкретных групп насекомых.

Так, для получения трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, компании «Моnsanto» понадобилось 16 лет экспериментальной работы и 100 млн. долл. инвестиций.

В настоящее время компаниями «Моnsanto», «АgrEvо», «Мусоgеn» созданы другие трансгенные формы, устойчивые к насекомым, так называемые Bt-растения - соя, хлопчатник, кукуруза.

Специалисты и ученые полагают, что применение Bt –растений будет иметь не только хорошее коммерческое будущее, но и экологический эффект. Известно, что только 5% внесенного инсектицида срабатывает по назначению, остальные 95% попадают в окружающую среду, уничтожая многие виды насекомых, в том числе и полезных. Сокращение же объемов применения инсектицидов приведет к восстановлению популяций многих полезных насекомых, что, несомненно, положительно скажется на многих видах растительного и животного мира.

К третьей группе по распространенности относятся трансгенные растения, одновременно устойчивые к гербицидам и насекомым.

Площади возделывания этих культур увеличились с 0,1% в 1997 г. до 1% в 1998 г. Примерами этой группы являются кукуруза и хлопчатник, устойчивые к Раундапу и одновременно устойчивые к кукурузному мотыльку и хлопковой совке соответственно.

Менее распространенной является пока группа трансгенных культур, устойчивых к бактериальным, вирусным и грибным болезням.

Одним из первых достижений в защите растений методами генной инженерии явилось создание трансгенных растений, устойчивых к вирусам, путем внесения генов белков вирусной оболочки.

Активный синтез такого белка, обладающего большим сродством с РНК вируса, не дает ей возможности активно размножаться в клетке хозяина, что и обусловливает устойчивость такого трансгенного растения к вирусам. В 1986 г. подобная устойчивость была получена для табака.

Введение гена оболочки вируса табачной мозаики позволило создать устойчивый к нему трансгенный табак. Создаются также трансгенные формы огурцов, арбуза, цукини, устойчивых к различным вирусам и проходящих в настоящее время полевые испытания. К достижениям отечественной науки следует отнести создание картофеля, устойчивого к вирусу Y, который в настоящий момент находится на стадии испытаний.

Активно ведутся исследования по клонированию генов для данных растений от грибных болезней. Так, создан трансгенный табак, несущий ген хитиназы фасоли. Такая культура практически не поражается грибными болезнями даже в почве, зараженной грибным патогеном Rhizoctoniasolani. Трансгенные растения табака с геном стилбенсинтазы из винограда обладают повышенной устойчивостью к Воtгynis сinегеа. Получен также трансгенный картофель, несущий ген стилбенсинтазы, устойчивый к фитофторозу и фузариозу.

Компанией «Моnsanto» разработан способ получения трансгенных растений, устойчивых как к бактериальной, так и грибной инфекции. В картофель вводится грибной ген, кодирующий синтез фермента, окисляющего глюкозу с образованием пероксида водорода. Полученные растения устойчивы и к мягкой гнили, вызываемой бактериями рода rwinia, и к фитофторе.

Относительно недавно открыты короткие пептиды, богатые остатками цистеина, обладающие антимикробными свойствами. Они названы дефензинами.

В настоящее время создаются трансгенные растения томатов, картофеля, рапса, моркови, яблони и груши с геном rs дефензинов редьки. Аналогичная работа проводится по созданию трансгенной капусты и малины

Довольно перспективными являются исследования по созданию трансгенных растений, устойчивых к абиотическим факторам. Так расширяются работы по получению трансгенных культур, устойчивых к холоду. Например, при включении в растительный геном регулирующего экспрессию других генов, включающихся при адаптации растения к холоду, получены трансгенные растения, которые выдерживали в течение 2 сут отрицательные температуры, губительные для обычных растений.

Большое внимание уделяется созданию трансгенных растений для пищевой и фармацевтической промышленности. Одним из лидеров этого направления является компания «Са1gеnе». В 1995 г. эта компания получила разрешение в США на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным жирнонокислотным составом.

Проводятся также исследования по созданию трансгенных растений с заданным аминокислотным составом. Так, в настоящее время клонированы гены запасных белков сои, гороха, фасоли, кукурузы, картофеля.

Перспективным направлением является создание трансгенных растений, несущих гены, кодирующие синтез вакцин против различных болезней. Так, при потреблении сырых плодов и овощей, несущих такие гены, происходит вакцинация организма. Это значительно расширяет области применения таких трансгенных растений. Например, при введении гена нетоксичной субъединицы энтеротоксина холеры в растения картофеля и скармливании сырых клубней подопытным мышам в их организме образовывались антитела холеры. Очевидно, что такие съедобные вакцины могут стать эффективным простым и недорогим методом защиты людей и обеспечения безопасности питания в целом.

Очень интересным направлением использования трансгенных растений является их применение для фиторемедиации — очистки почв, вод и т.п. от чужеродных загрязнителей внешней среды, в частности тяжелых металлов и радионуклидов. Модифицированную конструкцию бактериального гена, кодирующего белок, который переносит и детоксицирует ртуть, использовали для трансформации табака, рапса, тополя. .

Таким образом, направления исследований генной инженерии очень разнообразны и обширны, а некоторые из них фантастичны и в то же время весьма перспективны по достижимости результатов.

2. Технология производства кормовых витаминных препаратов (В12; В6)

Витамин В12представлен группой биологически активных веществ, содержащих в своем составе трехвалентный кобальт, аминные и цианистые группировки, которые могут быть замещены другими радикалами — ОН, С1, Вг. Этот витамин стимулирует образование крови в костном мозге, улучшает усвоение белков, участвует в синтезе аминокислот и азотистых оснований. Витамин В12не содержится в продуктах растительного происхождения и его единственным источником для сельскохозяйственных животных являются микроорганизмы.

Для промышленного получения кормовых препаратов витамина В12выращивается специально подобранный биоценоз микроорганизмов, осуществляющих термофильное метановое брожение, в который входят целлюлозоразлагающие, аммонифицирующие, углеводображивающие, сульфитвосстанав-ливающие и метанообразующие бактерии. На первом этапе ферментации этих микроорганизмов (в течение 10—12 дней) наблюдается бурное развитие тсрмофильных аммонифицирующих и углеводсбраживающих бактерий, которое происходит в слабокислой среде (рН 5,0—7,0).

Другие группы бактерии данного биоценоза достигают интенсивного развития при переходе брожения в щелочную фазу (рН 7,0—8,5). Преобладающими в этот период являются метанообразующие бактерии, которые синтезируют в 4—5 раз больше витамина В12, чем другие микроорганизмы биоценоза. Главные субстраты для развития метанообразующих бактерий — жирные кислоты и низшие спирты, поэтому их добавление в питательную среду значительно увеличивает выход витамина.

Для приготовления питательной среды обычно используют барду ацетоно-бутилового производства, которая декантацией очищается от твердых примесей, в нее добавляется хлорид кобальта (4 г/м3 и 0,5 % метанола).

В процессе промышленного культивирования бактерий вначале выращивается посевной материал (15—20 дней) в аппаратах вместимостью 250 м3. Затем посевной материал подают в железобетонные ферментеры вместимостью 4200 м3, в которых происходит метановое брожение. Свежую барду подают в нижнюю часть ферментера в количестве 25—30% от его объема за сутки.

Отбор метановой бражки, содержащей витамин В12, производится в верхней части ферментера. В течение рабочего цикла в ферментере строго контролируют рН среды, концентрацию летучих жирных кислот, содержание аммонийного азота, поддерживают оптимальную температуру (55—57° С). В результате брожения образуется газовая смесь, состоящая главным образом из метана (65%) и диоксида углерода (30%), которая может быть использована как источник тепла.

Готовая культуральная жидкость, образующаяся как продукт ферментации, обычно содержит 2—2,5% сухих веществ, и 1,1 —1,7 мг/л витамина В12. Для предотвращения разрушения витамина в процессе сушки культуральную жидкость подкисляют соляной или фосфорной кислотой до рН 6,3—6,5 и в нее добавляют 0,2—0,25% сульфита натрия.

Подготовленная таким образом культуральная жидкость дегазируется, упаривается на вакуум-выпарной установке, полученный концентрат высушивают в распылительной сушилке до влажности 5—10%. В целях улучшения физических свойств сухой продукт смешивают с отрубями или кукурузной мукой, расфасовывают по 25—30 кг в полиэтиленовые пакеты и упаковывают в крафт-мешки. Содержание витамина В12в готовом кормовом препарате составляет 2,5 мг%, срок хранения сухого препарата — 1 год. Препарат имеет коммерческое название— КМБ-12 (концентратмикробный витамин). Кроме витамина В12 КМБ-12 содержит другие витамины группы В, незаменимые аминокислоты.

Витамин B6– Пиридоксин (Pyridoxinum)

Содержание в продуктах

Надежными источниками витамина В6являются зерно, отходы мукомольного производства, жмыховая мука и сухие дрожжи. Относительно небогаты витамином В6 продукты животного происхождения и маниоковая мука. Входящий в состав природных продуктов витамин В6хорошо усваивается животными.

Физиологическое значение

Витамин В6играет центральную роль в метаболизме белков в форме пиридоксаль-5-фосфата (коэнзима). Кроме того, витамин принимает участие в метаболизме жиров и углеводов, расщеплении триптофана и метаболизме различных минеральных веществ.

Таблица 2

Характеристика продукта Lutavit® B6

Заболевания, связанные с дефицитом витамина В6

Недостаточное поступление с кормом витамина В6вызывает задержку роста и карликовость животных, а также воспалительные заболевания кожных покровов, изменения в периферической и центральной нервной системе, снижение усвоения белка, поражение печени и сердца, снижение вылупляемости (в инкубаторе).

Антагонисты

Ингибитор содержится в льняном семени.

Потребность

Потребность в витамине В6возрастает при увеличении содержания в корме белка и энергии. Молодой организм особенно нуждается в больших количествах витамина В6, вследствие повышенного усвоения белка в период роста. Потребность составляет 3-6 мг на килограмм массы комбикорма. Потребность в витамине В6также возрастает в период беременности и во время получения животными сульфонамидов или некоторых антибиотиков.

Применяют при воспалительных процессах с образованием гистамина, при гепатитах, дерматозах и экземах, для улучшения регенерации эпителия глаза, слизистой оболочки желудка и кишечника, для стимуляции кроветворения

Стабильность витамина

Продукт Lutavit® B6 показывает хорошую сохранность витамина в составе витаминных смесей и кормов. В кислых, водных растворах наблюдаются лишь незначительные потери витамина. Однако в нейтральных и щелочных растворах происходит быстрый распад витамина под действием света. Величина рН растворов, которые предполагается подвергать автоклавированию, не должна превышать 5.

Примечание

При нормальных условиях Lutavit® В6не является токсичным. Однако следует избегать тесного контакта продукта с кожей и дыхательными путями. При использовании продукта Lutavit® B6необходимо принимать во внимание срок годности, указанный в сопроводительных документах.

Выпускают в порошке, таблетках по 0,002; 0,005 и 0,01 г и в растворе в ампулах в 1 и 5%-ной концентрации по 1 мл.

Таблица 3

Литература

1. Донченко Л. В., Надыкта В. Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. – 528 с.

2. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярёв С.В. Сельско-хозяйственная биотехнология. — М.: Высшая школа, 1998. — 416 с.

2dip.su

Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

1.     Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

Важнейшей составной частью современной биотехнологии является генетическая, или генная инженерия.

Cуществует несколько определений, раскрывающих суть генной инженерии. По мнению академика А.А. Баева, это «конструирование in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных гибридных ДНК)», или «создание искусственных генетических программ».

В Интернете дается другое определение: «Генная инженерия — это управление генетической основой организмов посредством внедрения или удаления специфических генов, с использованием техники современной молекулярной биологии».

Методы генетической инженерии позволяют конструировать фрагменты рекомбинантных молекул ДНК того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы им свойства, полезные для человека.

 Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами необходимых качественно новых признаков. Однако в отличие от обычной селекции, которая в течение длительного времени испытывает множество комбинаций генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого признака, что намного ускоряет достижение требуемого результата (рис. 1).

 Генно-инженерно-модифицированный(генно-модифицированный) организм — организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты

Рис. 1. Отличительные особенности генной инженерии растений

Для создания генно-модифицированных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать — размножать в большом количестве копий.

 Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют трансгенными.

Трансгенные организмы — животные, растения, микроорганизмы,вирусы, генетическая программа которых изменена с применением методов генной инженерии.

Основные задачи генной инженерии в создании трансгенных растений    в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны (табл. 1).

Таблица 1

На практике ситуация выглядит следующим образом: среди промышленно выращиваемых трансгенных растений доля устойчивых к гербицидам составляет 71%, устойчивых к вредителям — 22%, устойчивых одновременно к гербицидам и вредителям — 7%, устойчивых к вирусным, 6актериальным  и грибным  болезням — менее 19 (рис. 2).

Рис. 2. Структура промышленно выращиваемых трансгенных растений,

различающихся по устойчивости

Из рисунка видно, что среди главных признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам.

Среди генов, определяющих устойчивость к гербицидам, уже клонированы гены устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (Раундап), фосфинотрицин (Биалафос), глифосинатаммония (Баста), сульфонилмочевинным и имидозолиноновым препаратам. С использованием этих генов уже получены трансгенные соя, кукуруза, хлопчатник и т.д. В России также проходят испытания трансгенные культуры, устойчивые к гербицидам. В Центре «Биоинженерия» создается сорт картофеля, устойчивый к Басте, проходящий в настояшее время полевые испытания.

Другой распространенной группой являются трансгенные растения, устойчивые к насекомым-вредителям. Так, относительно давно известна бактерия Bacillus thuringiensis, продуцирующая белок дельта-эндотоксин, который очень токсичен для многих видов насекомых и безопасен для млекопитающих. Установлено, что встраивание гена этого белка в геном растений дает возможность получить трансгенные растения, не повреждаемые насекомыми.

Специалисты по генной инженерии в результате длительной работы подобрали необходимые штаммы Bacillus thuringiensis и создали генно-инженерные конструкции для конкретных групп насекомых.

Так, для получения трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, компании «Моnsanto» понадобилось 16 лет экспериментальной работы и 100 млн. долл. инвестиций.

В настоящее время компаниями «Моnsanto», «АgrEvо», «Мусоgеn» созданы другие трансгенные формы, устойчивые к насекомым, так называемые Bt-растения - соя, хлопчатник, кукуруза.

Специалисты и ученые полагают, что применение Bt –растений будет иметь не только хорошее коммерческое будущее, но и экологический эффект. Известно, что только 5% внесенного инсектицида срабатывает по назначению, остальные 95% попадают в окружающую среду, уничтожая многие виды насекомых, в том числе и полезных. Сокращение же объемов применения инсектицидов приведет к восстановлению популяций многих полезных насекомых, что, несомненно, положительно скажется на многих видах растительного и животного мира.

 К третьей группе по распространенности относятся трансгенные растения, одновременно устойчивые к гербицидам и насекомым.

Площади возделывания этих культур увеличились с 0,1% в 1997 г. до 1%   в 1998 г. Примерами этой группы являются кукуруза и хлопчатник, устойчивые к Раундапу и одновременно устойчивые к кукурузному мотыльку и хлопковой совке соответственно.

Менее распространенной является пока группа трансгенных культур, устойчивых к бактериальным, вирусным и грибным болезням.

Одним из первых достижений в защите растений методами генной инженерии явилось создание трансгенных растений, устойчивых к вирусам, путем внесения генов белков вирусной оболочки.

Активный синтез такого белка, обладающего большим сродством с РНК   вируса, не дает ей возможности активно размножаться в клетке хозяина, что и обусловливает устойчивость такого трансгенного растения к вирусам. В 1986 г. подобная устойчивость была получена для табака.

Введение гена оболочки вируса табачной мозаики позволило создать устойчивый к нему трансгенный табак. Создаются также трансгенные формы огурцов, арбуза, цукини, устойчивых к различным вирусам и проходящих в настоящее время полевые испытания. К достижениям отечественной науки следует отнести создание картофеля, устойчивого к вирусу Y, который в настоящий момент находится на стадии испытаний.

Активно ведутся исследования по клонированию генов для данных растений от грибных болезней. Так, создан трансгенный табак, несущий ген хитиназы фасоли. Такая культура практически не поражается грибными болезнями даже в почве, зараженной грибным патогеном Rhizoctonia solani. Трансгенные растения табака с геном стилбенсинтазы из винограда обладают повышенной устойчивостью к Воtгynis сinегеа. Получен также трансгенный картофель, несущий ген стилбенсинтазы, устойчивый к фитофторозу и фузариозу.

Компанией «Моnsanto» разработан способ получения трансгенных растений, устойчивых как к бактериальной, так и грибной инфекции. В картофель вводится грибной ген, кодирующий синтез фермента, окисляющего глюкозу с образованием пероксида водорода. Полученные растения устойчивы и к мягкой гнили, вызываемой бактериями рода rwinia, и к фитофторе.

Относительно недавно открыты короткие пептиды, богатые остатками цистеина, обладающие антимикробными свойствами. Они названы дефензинами.

В настоящее время создаются трансгенные растения томатов, картофеля, рапса, моркови, яблони и груши с геном rs дефензинов редьки. Аналогичная работа проводится по созданию трансгенной капусты и малины

Довольно перспективными являются исследования по созданию трансгенных растений, устойчивых к абиотическим факторам. Так расширяются работы по получению трансгенных культур, устойчивых к холоду. Например, при включении в растительный геном регулирующего экспрессию других генов, включающихся при адаптации растения к холоду, получены трансгенные растения, которые выдерживали в течение 2 сут отрицательные температуры, губительные для обычных растений.

Большое внимание уделяется созданию трансгенных растений для пищевой и фармацевтической промышленности. Одним из лидеров этого направления является компания «Са1gеnе». В 1995 г. эта компания получила разрешение в США на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным жирнонокислотным составом.

Проводятся также исследования по созданию трансгенных растений с заданным аминокислотным составом. Так, в настоящее время клонированы гены запасных белков сои, гороха, фасоли, кукурузы, картофеля.

Перспективным направлением является создание трансгенных растений, несущих гены, кодирующие синтез вакцин против различных болезней. Так, при потреблении сырых плодов и овощей, несущих такие гены, происходит вакцинация организма. Это значительно расширяет области применения таких трансгенных растений. Например, при введении гена нетоксичной субъединицы энтеротоксина холеры в растения картофеля и скармливании сырых клубней подопытным мышам в их организме образовывались антитела холеры. Очевидно, что такие съедобные вакцины могут стать эффективным простым и недорогим методом защиты людей и обеспечения безопасности питания в целом.

Очень интересным направлением использования трансгенных растений является их применение для фиторемедиации — очистки почв, вод и т.п. от чужеродных загрязнителей внешней среды, в частности тяжелых металлов и радионуклидов. Модифицированную конструкцию бактериального гена, кодирующего белок, который переносит и детоксицирует ртуть, использовали для трансформации табака, рапса, тополя. .

Таким образом, направления исследований генной инженерии очень разнообразны и обширны, а некоторые из них фантастичны и в то же время весьма перспективны по достижимости результатов.

2.     Технология производства кормовых витаминных препаратов (В12; В6)

Витамин В12 представлен группой биологически активных веществ, содержащих в своем составе трехвалентный кобальт, аминные и цианистые группировки, которые могут быть замещены другими радикалами — ОН, С1, Вг. Этот витамин стимулирует образование крови в костном мозге, улучшает усвоение белков, участвует в синтезе аминокислот и азотистых оснований. Витамин В12 не содержится в продуктах растительного происхождения и его единственным источником для сельскохозяйственных животных являются микроорганизмы.

Для промышленного получения кормовых препаратов витамина В12 выращивается специально подобранный биоценоз микроорганизмов, осуществляющих термофильное метановое брожение, в который входят целлюлозоразлагающие, аммонифицирующие, углеводображивающие, сульфитвосстанав-ливающие и метанообразующие бактерии. На первом этапе ферментации этих микроорганизмов (в течение 10—12 дней) наблюдается бурное развитие тсрмофильных аммонифицирующих и углеводсбраживающих бактерий, которое происходит в слабокислой среде (рН 5,0—7,0).

Другие группы бактерии данного биоценоза достигают интенсивного развития при переходе брожения в щелочную фазу (рН 7,0—8,5). Преобладающими в этот период являются метанообразующие бактерии, которые синтезируют в 4—5 раз больше витамина В12, чем другие микроорганизмы биоценоза. Главные субстраты для развития метанообразующих бактерий — жирные кислоты и низшие спирты, поэтому их добавление в питательную среду значительно увеличивает выход витамина.

 Для приготовления питательной среды обычно используют барду ацетоно-бутилового производства, которая декантацией очищается от твердых примесей, в нее добавляется хлорид кобальта (4 г/м3 и 0,5 % метанола).

В процессе промышленного культивирования бактерий вначале выращивается посевной материал (15—20 дней) в аппаратах вместимостью 250 м3. Затем посевной материал подают в железобетонные ферментеры вместимостью 4200 м3, в которых происходит метановое брожение. Свежую барду подают в нижнюю часть ферментера в количестве 25—30% от его объема за сутки.

Отбор метановой бражки, содержащей витамин В12, производится в верхней части ферментера. В течение рабочего цикла в ферментере строго контролируют рН среды, концентрацию летучих жирных кислот, содержание аммонийного азота, поддерживают оптимальную температуру (55—57° С). В результате брожения образуется газовая смесь, состоящая главным образом из метана (65%) и диоксида углерода (30%), которая может быть использована как источник тепла.

Готовая культуральная жидкость, образующаяся как продукт ферментации, обычно содержит 2—2,5% сухих веществ, и 1,1 —1,7 мг/л витамина В12. Для предотвращения разрушения витамина в процессе сушки культуральную жидкость подкисляют соляной или фосфорной кислотой до рН 6,3—6,5 и в нее добавляют 0,2—0,25% сульфита натрия.

Подготовленная таким образом культуральная жидкость дегазируется, упаривается на вакуум-выпарной установке, полученный концентрат высушивают в распылительной сушилке до влажности 5—10%. В целях улучшения физических свойств сухой продукт смешивают с отрубями или кукурузной мукой, расфасовывают по 25—30 кг в полиэтиленовые пакеты и упаковывают в крафт-мешки. Содержание витамина В12 в готовом кормовом препарате составляет 2,5 мг%, срок хранения сухого препарата — 1 год. Препарат имеет коммерческое название— КМБ-12 (концентратмикробный витамин). Кроме витамина В12 КМБ-12 содержит другие витамины группы В, незаменимые аминокислоты.

Витамин B6 – Пиридоксин (Pyridoxinum)

Содержание в продуктах

Надежными источниками витамина В6 являются зерно, отходы мукомольного производства, жмыховая мука и сухие дрожжи. Относительно небогаты витамином В6 продукты животного происхождения и маниоковая мука. Входящий в состав природных продуктов витамин В6 хорошо усваивается животными.

Физиологическое значение

Витамин В6 играет центральную роль в метаболизме белков в форме пиридоксаль-5-фосфата (коэнзима). Кроме того, витамин принимает участие в метаболизме жиров и углеводов, расщеплении триптофана и метаболизме различных минеральных веществ.

Таблица 2

Характеристика продукта Lutavit® B6

Заболевания, связанные с дефицитом витамина В6

Недостаточное поступление с кормом витамина В6 вызывает задержку роста и карликовость животных, а также воспалительные заболевания кожных покровов, изменения в периферической и центральной нервной системе, снижение усвоения белка, поражение печени и сердца, снижение вылупляемости (в инкубаторе).

Антагонисты

Ингибитор содержится в льняном семени.

Потребность

Потребность в витамине В6 возрастает при увеличении содержания в корме белка и энергии. Молодой организм особенно нуждается в больших количествах витамина В6, вследствие повышенного усвоения белка в период роста. Потребность составляет 3-6 мг на килограмм массы комбикорма. Потребность в витамине В6 также возрастает в период беременности и во время получения животными сульфонамидов или некоторых антибиотиков.

Применяют при воспалительных процессах с образованием гистамина, при гепатитах, дерматозах и экземах, для улучшения регенерации эпителия глаза, слизистой оболочки желудка и кишечника, для стимуляции кроветворения

Стабильность витамина

Продукт Lutavit® B6 показывает хорошую сохранность витамина в составе витаминных смесей и кормов. В кислых, водных растворах наблюдаются лишь незначительные потери витамина. Однако в нейтральных и щелочных растворах происходит быстрый распад витамина под действием света. Величина рН растворов, которые предполагается подвергать автоклавированию, не должна превышать 5.

Примечание

При нормальных условиях Lutavit® В6 не является токсичным. Однако следует избегать тесного контакта продукта с кожей и дыхательными путями. При использовании продукта Lutavit® B6 необходимо принимать во внимание срок годности, указанный в сопроводительных документах.

Выпускают в порошке, таблетках по 0,002; 0,005 и 0,01 г и в растворе в ампулах в 1 и 5%-ной концентрации по 1 мл.

Литература

1. Донченко Л. В., Надыкта В. Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. – 528 с.

2. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярёв С.В. Сельско-хозяйственная биотехнология. — М.: Высшая школа, 1998. — 416 с.

www.referatmix.ru

Реферат - Генно-модифицированные организмы Классификация трансгенных растений по признакам

Генно-модифицированные организмы. Классификация трансгенных растений по признакам

Важнейшей составной частью современной биотехнологии является генетическая, или генная инженерия.

Cуществует несколько определений, раскрывающих суть генной инженерии. По мнению академика А.А. Баева, это «конструирование invitroфункционально активных генетических структур (рекомбинантных гибридных ДНК)», или «создание искусственных генетических программ».

В Интернете дается другое определение: «Генная инженерия — это управление генетической основой организмов посредством внедрения или удаления специфических генов, с использованием техники современной молекулярной биологии».

Методы генетической инженерии позволяют конструировать фрагменты рекомбинантных молекул ДНК того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы им свойства, полезные для человека.

Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами необходимых качественно новых признаков. Однако в отличие от обычной селекции, которая в течение длительного времени испытывает множество комбинаций генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого признака, что намного ускоряет достижение требуемого результата (рис. 1).

/>Генно-инженерно-модифицированный(генно-модифицированный) организм — организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты

/> или комбинации генов.

Рис. 1. Отличительные особенности генной инженерии растений

Для создания генно-модифицированных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать — размножать в большом количестве копий.

Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют трансгенными.

Трансгенные организмы — животные, растения, микроорганизмы, вирусы, генетическая программа которых изменена с применением методов генной инженерии.

Основные задачи генной инженерии в создании трансгенных растений в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны (табл. 1).

Таблица 1

/> Основные задачи генной инженерии растений

На практике ситуация выглядит следующим образом: среди промышленно выращиваемых трансгенных растений доля устойчивых к гербицидам составляет 71%, устойчивых к вредителям — 22%, устойчивых одновременно к гербицидам и вредителям — 7%, устойчивых к вирусным, 6актериальным и грибным болезням — менее 19 (рис. 2).

/>

Рис. 2. Структура промышленно выращиваемых трансгенных растений,

различающихся по устойчивости

Из рисунка видно, что среди главных признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам.

Среди генов, определяющих устойчивость к гербицидам, уже клонированы гены устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (Раундап), фосфинотрицин (Биалафос), глифосинатаммония (Баста), сульфонилмочевинным и имидозолиноновым препаратам. С использованием этих генов уже получены трансгенные соя, кукуруза, хлопчатник и т.д. В России также проходят испытания трансгенные культуры, устойчивые к гербицидам. В Центре «Биоинженерия» создается сорт картофеля, устойчивый к Басте, проходящий в настояшее время полевые испытания.

Другой распространенной группой являются трансгенные растения, устойчивые к насекомым-вредителям. Так, относительно давно известна бактерия Bacillus thuringiensis, продуцирующая белок дельта-эндотоксин, который очень токсичен для многих видов насекомых и безопасен для млекопитающих. Установлено, что встраивание гена этого белка в геном растений дает возможность получить трансгенные растения, не повреждаемые насекомыми.

Специалисты по генной инженерии в результате длительной работы подобрали необходимые штаммы Bacillus thuringiensis и создали генно-инженерные конструкции для конкретных групп насекомых.

Так, для получения трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, компании «Моnsanto» понадобилось 16 лет экспериментальной работы и 100 млн. долл. инвестиций.

В настоящее время компаниями «Моnsanto», «АgrEvо», «Мусоgеn» созданы другие трансгенные формы, устойчивые к насекомым, так называемые Bt-растения — соя, хлопчатник, кукуруза.

Специалисты и ученые полагают, что применение Bt –растений будет иметь не только хорошее коммерческое будущее, но и экологический эффект. Известно, что только 5% внесенного инсектицида срабатывает по назначению, остальные 95% попадают в окружающую среду, уничтожая многие виды насекомых, в том числе и полезных. Сокращение же объемов применения инсектицидов приведет к восстановлению популяций многих полезных насекомых, что, несомненно, положительно скажется на многих видах растительного и животного мира.

К третьей группе по распространенности относятся трансгенные растения, одновременно устойчивые к гербицидам и насекомым.

Площади возделывания этих культур увеличились с 0,1% в 1997 г. до 1% в 1998 г. Примерами этой группы являются кукуруза и хлопчатник, устойчивые к Раундапу и одновременно устойчивые к кукурузному мотыльку и хлопковой совке соответственно.

Менее распространенной является пока группа трансгенных культур, устойчивых к бактериальным, вирусным и грибным болезням.

Одним из первых достижений в защите растений методами генной инженерии явилось создание трансгенных растений, устойчивых к вирусам, путем внесения генов белков вирусной оболочки.

Активный синтез такого белка, обладающего большим сродством с РНК вируса, не дает ей возможности активно размножаться в клетке хозяина, что и обусловливает устойчивость такого трансгенного растения к вирусам. В 1986 г. подобная устойчивость была получена для табака.

Введение гена оболочки вируса табачной мозаики позволило создать устойчивый к нему трансгенный табак. Создаются также трансгенные формы огурцов, арбуза, цукини, устойчивых к различным вирусам и проходящих в настоящее время полевые испытания. К достижениям отечественной науки следует отнести создание картофеля, устойчивого к вирусу Y, который в настоящий момент находится на стадии испытаний.

Активно ведутся исследования по клонированию генов для данных растений от грибных болезней. Так, создан трансгенный табак, несущий ген хитиназы фасоли. Такая культура практически не поражается грибными болезнями даже в почве, зараженной грибным патогеном Rhizoctoniasolani. Трансгенные растения табака с геном стилбенсинтазы из винограда обладают повышенной устойчивостью к Воtгynisсinегеа. Получен также трансгенный картофель, несущий ген стилбенсинтазы, устойчивый к фитофторозу и фузариозу.

Компанией «Моnsanto» разработан способ получения трансгенных растений, устойчивых как к бактериальной, так и грибной инфекции. В картофель вводится грибной ген, кодирующий синтез фермента, окисляющего глюкозу с образованием пероксида водорода. Полученные растения устойчивы и к мягкой гнили, вызываемой бактериями рода rwinia, и к фитофторе.

Относительно недавно открыты короткие пептиды, богатые остатками цистеина, обладающие антимикробными свойствами. Они названы дефензинами.

В настоящее время создаются трансгенные растения томатов, картофеля, рапса, моркови, яблони и груши с геном rsдефензинов редьки. Аналогичная работа проводится по созданию трансгенной капусты и малины

Довольно перспективными являются исследования по созданию трансгенных растений, устойчивых к абиотическим факторам. Так расширяются работы по получению трансгенных культур, устойчивых к холоду. Например, при включении в растительный геном регулирующего экспрессию других генов, включающихся при адаптации растения к холоду, получены трансгенные растения, которые выдерживали в течение 2 сут отрицательные температуры, губительные для обычных растений.

Большое внимание уделяется созданию трансгенных растений для пищевой и фармацевтической промышленности. Одним из лидеров этого направления является компания «Са1gеnе». В 1995 г. эта компания получила разрешение в США на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным жирнонокислотным составом.

Проводятся также исследования по созданию трансгенных растений с заданным аминокислотным составом. Так, в настоящее время клонированы гены запасных белков сои, гороха, фасоли, кукурузы, картофеля.

Перспективным направлением является создание трансгенных растений, несущих гены, кодирующие синтез вакцин против различных болезней. Так, при потреблении сырых плодов и овощей, несущих такие гены, происходит вакцинация организма. Это значительно расширяет области применения таких трансгенных растений. Например, при введении гена нетоксичной субъединицы энтеротоксина холеры в растения картофеля и скармливании сырых клубней подопытным мышам в их организме образовывались антитела холеры. Очевидно, что такие съедобные вакцины могут стать эффективным простым и недорогим методом защиты людей и обеспечения безопасности питания в целом.

Очень интересным направлением использования трансгенных растений является их применение для фиторемедиации — очистки почв, вод и т.п. от чужеродных загрязнителей внешней среды, в частности тяжелых металлов и радионуклидов. Модифицированную конструкцию бактериального гена, кодирующего белок, который переносит и детоксицирует ртуть, использовали для трансформации табака, рапса, тополя. .

Таким образом, направления исследований генной инженерии очень разнообразны и обширны, а некоторые из них фантастичны и в то же время весьма перспективны по достижимости результатов.

Технология производства кормовых витаминных препаратов (В12; В6)

Витамин В12 представлен группой биологически активных веществ, содержащих в своем составе трехвалентный кобальт, аминные и цианистые группировки, которые могут быть замещены другими радикалами — ОН, С1, Вг. Этот витамин стимулирует образование крови в костном мозге, улучшает усвоение белков, участвует в синтезе аминокислот и азотистых оснований. Витамин В12 не содержится в продуктах растительного происхождения и его единственным источником для сельскохозяйственных животных являются микроорганизмы.

Для промышленного получения кормовых препаратов витамина В12 выращивается специально подобранный биоценоз микроорганизмов, осуществляющих термофильное метановое брожение, в который входят целлюлозоразлагающие, аммонифицирующие, углеводображивающие, сульфитвосстанав-ливающие и метанообразующие бактерии. На первом этапе ферментации этих микроорганизмов (в течение 10—12 дней) наблюдается бурное развитие тсрмофильных аммонифицирующих и углеводсбраживающих бактерий, которое происходит в слабокислой среде (рН 5,0—7,0).

Другие группы бактерии данного биоценоза достигают интенсивного развития при переходе брожения в щелочную фазу (рН 7,0—8,5). Преобладающими в этот период являются метанообразующие бактерии, которые синтезируют в 4—5 раз больше витамина В12, чем другие микроорганизмы биоценоза. Главные субстраты для развития метанообразующих бактерий — жирные кислоты и низшие спирты, поэтому их добавление в питательную среду значительно увеличивает выход витамина.

Для приготовления питательной среды обычно используют барду ацетоно-бутилового производства, которая декантацией очищается от твердых примесей, в нее добавляется хлорид кобальта (4 г/м3 и 0,5 % метанола).

В процессе промышленного культивирования бактерий вначале выращивается посевной материал (15—20 дней) в аппаратах вместимостью 250 м3. Затем посевной материал подают в железобетонные ферментеры вместимостью 4200 м3, в которых происходит метановое брожение. Свежую барду подают в нижнюю часть ферментера в количестве 25—30% от его объема за сутки.

Отбор метановой бражки, содержащей витамин В12, производится в верхней части ферментера. В течение рабочего цикла в ферментере строго контролируют рН среды, концентрацию летучих жирных кислот, содержание аммонийного азота, поддерживают оптимальную температуру (55—57° С). В результате брожения образуется газовая смесь, состоящая главным образом из метана (65%) и диоксида углерода (30%), которая может быть использована как источник тепла.

Готовая культуральная жидкость, образующаяся как продукт ферментации, обычно содержит 2—2,5% сухих веществ, и 1,1 —1,7 мг/л витамина В12. Для предотвращения разрушения витамина в процессе сушки культуральную жидкость подкисляют соляной или фосфорной кислотой до рН 6,3—6,5 и в нее добавляют 0,2—0,25% сульфита натрия.

Подготовленная таким образом культуральная жидкость дегазируется, упаривается на вакуум-выпарной установке, полученный концентрат высушивают в распылительной сушилке до влажности 5—10%. В целях улучшения физических свойств сухой продукт смешивают с отрубями или кукурузной мукой, расфасовывают по 25—30 кг в полиэтиленовые пакеты и упаковывают в крафт-мешки. Содержание витамина В12 в готовом кормовом препарате составляет 2,5 мг%, срок хранения сухого препарата — 1 год. Препарат имеет коммерческое название— КМБ-12 (концентратмикробный витамин). Кроме витамина В12 КМБ-12 содержит другие витамины группы В, незаменимые аминокислоты.

Витамин B6 – Пиридоксин (Pyridoxinum)

Содержание в продуктах

Надежными источниками витамина В6 являются зерно, отходы мукомольного производства, жмыховая мука и сухие дрожжи. Относительно небогаты витамином В6 продукты животного происхождения и маниоковая мука. Входящий в состав природных продуктов витамин В6 хорошо усваивается животными.

Физиологическое значение

Витамин В6 играет центральную роль в метаболизме белков в форме пиридоксаль-5-фосфата (коэнзима). Кроме того, витамин принимает участие в метаболизме жиров и углеводов, расщеплении триптофана и метаболизме различных минеральных веществ.

Таблица 2

Характеристика продукта Lutavit®B6

Действующее вещество

Витамин В6 (пиридоксин-гидрохлорид)

Химическая формула

С6h22NO3Cl

Молекулярная масса

205.64 г/моль

Номер продукта

FAS 8066606/1-40

Технические характеристики

Содержание

мин. 99% пиродиксин-гидрохлорида (по методике Европейской Фармакопеи II, расчёт по сухому веществу)

Потеря массы при высушивании

макс. 0, 5 % (4 часа, при 105º С )

Описание внешнего вида

Кристаллический порошок белого или беловатого цвета, без запаха

Размеры частиц

97% < 0, 2 мм

pH

2.4-3.0 (5% водный раствор)

Объёмная плотность

Приблизительно 0.5 г/см3

Растворимость

Растворимв воде без остатка (20г/100мл), слабо растворим в спирте,

растворим в эфире, хлороформе и ацетоне

Заболевания, связанные с дефицитом витамина В6

Недостаточное поступление с кормом витамина В6 вызывает задержку роста и карликовость животных, а также воспалительные заболевания кожных покровов, изменения в периферической и центральной нервной системе, снижение усвоения белка, поражение печени и сердца, снижение вылупляемости (в инкубаторе).

Антагонисты

Ингибитор содержится в льняном семени.

Потребность

Потребность в витамине В6 возрастает при увеличении содержания в корме белка и энергии. Молодой организм особенно нуждается в больших количествах витамина В6, вследствие повышенного усвоения белка в период роста. Потребность составляет 3-6 мг на килограмм массы комбикорма. Потребность в витамине В6 также возрастает в период беременности и во время получения животными сульфонамидов или некоторых антибиотиков.

Применяют при воспалительных процессах с образованием гистамина, при гепатитах, дерматозах и экземах, для улучшения регенерации эпителия глаза, слизистой оболочки желудка и кишечника, для стимуляции кроветворения

Стабильность витамина

Продукт Lutavit® B6 показывает хорошую сохранность витамина в составе витаминных смесей и кормов. В кислых, водных растворах наблюдаются лишь незначительные потери витамина. Однако в нейтральных и щелочных растворах происходит быстрый распад витамина под действием света. Величина рН растворов, которые предполагается подвергать автоклавированию, не должна превышать 5.

Примечание

При нормальных условиях Lutavit® В6 не является токсичным. Однако следует избегать тесного контакта продукта с кожей и дыхательными путями. При использовании продукта Lutavit® B6 необходимо принимать во внимание срок годности, указанный в сопроводительных документах.

Выпускают в порошке, таблетках по 0,002; 0,005 и 0,01 г и в растворе в ампулах в 1 и 5%-ной концентрации по 1 мл.

/> Таблица 3

Литература

1. Донченко Л. В., Надыкта В. Д. Безопасность пищевой продукции. — М.: Пищепромиздат, 2001. – 528 с.

2. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярёв С.В. Сельско-хозяйственная биотехнология. — М.: Высшая школа, 1998. — 416 с.

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Растение пальма хамедорея
• 
  Растение личи фото
• 
  Морозник фото растения
• 
  Луговые растения беларуси
• 
  Личи растение фото
• 
  Карантинное растение повилика
• 
  Злаковидные растения примеры
• 
  Двулетние сорные растения
• 
  Высота растения анемона
• 
  Анемона высота растения
• 
  Растение брунея фото