Быстрый поиск

Курсовая работа: Использование генетически модифицированных продуктов в России и в мире

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный технологический университет

«Станкин»

Егорьевский технологический институт (филиал)

Кафедра естественнонаучных дисциплин

Курсовая работа

По дисциплине

ТОПТ

На тему

«Использование ГМО в России и в мире»

Егорьевск 2010г.

Введение

Первые трансгенные растения (растения табака со встроенными генами из микроорганизмов) были получены в 1983 г. Первые успешные полевые испытания трансгенных растений (устойчивые к вирусной инфекции растения табака) были проведены в США уже в 1986 г.

После прохождения всех необходимых тестов на токсичность, аллергенность, мутагенность и т.д. первые трансгенные продукты появились в продаже в США в 1994 г. Это были томаты Flavr Savr с замедленным созреванием, созданные фирмой "Calgen", а также гербицид-устойчивая соя компании "Monsanto". Уже через 1-2 года биотехнологические фирмы поставили на рынок целый ряд генетически измененных растений: томатов, кукурузы, картофеля, табака, сои, рапса, кабачков, редиса, хлопчатника.

В настоящее время получением и испытанием генетически модифицированных растений занимаются сотни коммерческих фирм во всем мире с совокупным капиталом более ста миллиардов долларов. В 1999 г. трансгенные растения были высажены на общей площади порядка 40 млн. га, что превышает размеры такой страны, как Великобритания. В США генетически модифицированные растения (GM Crops) составляют сейчас около 60-70% посевов кукурузы и сои и более 40-50% посевов хлопчатника. Это говорит о том, что генно-инженерная биотехнология растений уже стала важной отраслью производства продовольствия и других полезных продуктов, привлекающей значительные людские ресурсы и финансовые потоки. В ближайшие годы ожидается дальнейшее быстрое увеличение площадей, занятых трансгенными формами культурных растений.

Первая волна трансгенных растений, допущенных для практического применения, содержала дополнительные гены устойчивости (к болезням, гербицидам, вредителям, порче при хранении, стрессам).

Нынешний этап развития генетической инженерии растений получил название "метаболическая инженерия". При этом ставится задача не столько улучшить те или иные имеющиеся качества растения, как при традиционной селекции, сколько научить растение производить совершенно новые соединения, используемые в медицине, химическом производстве и других областях. Этими соединениями могут быть, например, особые жирные кислоты, полезные белки с высоким содержанием незаменимых аминокислот, модифицированные полисахариды, съедобные вакцины, антитела, интерфероны и другие "лекарственные" белки, новые полимеры, не засоряющие окружающую среду и многое, многое другое. Использование трансгенных растений позволяет наладить масштабное и дешевое производство таких веществ и тем самым сделать их более доступными для широкого потребления. Но насколько эта доступность отразится на нас и последующих поколениях до сих пор остается до конца не изученным и является предметом жарких споров и дискуссий по всему миру.

В данной работе мне хотелось бы более подробно ознакомиться с проблемой ГМО в мире и в частности в России, рассмотреть законодательную и нормативно-методическую базу в области оборота пищевой продукции, полученной из ГМО и ГМИ, а так же очертить приблизительный список таковой продукции.

Глава 1. Что такое ГМО

Сегодня любой человек слышал о генетически модифицированных продуктах, причем информация эта чаще всего носит негативный характер. Но лишь немногим известно, что представляют собой такие продукты и действительно ли они вредны для человека.

Для начала познакомимся с некоторыми терминами, которыми мы будем оперирывать далее:

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — молекула, обеспечивающая хранение генетической информации обо всех белках живого организма.

Ген — участок ДНК, несущий какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК (рибонуклеиновой кислоты).

Генотип — совокупность генов одного организма.

Генная инженерия — совокупность приемов, методов и технологий получения измененных молекул РНК и ДНК, выделения генов из организма, осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

ГМО — генетически модифицированный организм — организм, чей генотип был целенаправленно изменен при помощи методов генной инженерии. К ГМО относятся:

· ГММ — генетически модифицированные микроорганизмы — бактерии, дрожжи и мицелиальные грибы, генетический материал которых изменен с использованием методов генной инженерии. ГММ используют в процессе получения молочнокислой продукции, мясной продукции, при производстве лекарственных препаратов — инсулина, антибиотиков, аминокислот и т.п.

· ГМР — генетически модифицированные растения — растения, генотип которых был изменен методами генной инженерии. ГМР получили наибольшее распространение и в качестве продуктов питания, и в виде пищевого сырья.

· ГМЖ — генетически модифицированные животные — животные с измененным методами генной инженерии генотипом, в основном для улучшения качества мяса, молока или яиц.

· ГМП — генетически модифицированный продукт — продукт, в создании которого принимали участие генетически модифицированные организмы или микроорганизмы (ГМО и ГММ).

Генетически модифицированные организмы могут входить в состав практически любого продукта или полуфабриката, будь то колбасные изделия, молочная и кисломолочная продукция, консервы или даже детское питание, свежие помидоры и картошка, кукуруза и соя. Казалось бы, ученые хотели улучшить качество продуктов, но почему же все больше стран мира занимают жесткую позицию по отношению к ГМО? Вокруг ГМО не утихают споры и в России.

Немного о ГМП:

По прогнозам ученых, одна из основных проблем, с которыми в будущем может столкнуться человечество, — это продовольственный кризис и голод. В связи с этим в сельское хозяйство внедряются наиболее производительные технологии, в том числе генная инженерия, при помощи которой создаются генетически модифицированные продукты.

Суть генной инженерии заключается в следующем. Любой живой организм — растение, животное или микроорганизм — имеет тысячи различных признаков. Например, у растений это форма и цвет листьев, величина и окрас семян, наличие в плодах биологически активных соединений в определенных количествах и т.п. За наличие каждого конкретного признака отвечает определенный ген — маленький отрезок молекулы ДНК. Если убрать ген, отвечающий за появление определенного признака, то исчезнет и сам признак. Если добавить, например, новый ген, то у растения появится новый признак. Например, для создания сорта пшеницы, устойчивой к засухе, использовался ген скорпиона.

Достижения современной науки позволяют осуществить перенос генов любого организма в клетку другого для получения растения, животного или микроорганизма с измененными генами и, соответственно, новыми свойствами. При этом уменьшается количество применяемых гербицидов и инсектицидов и т.п. — веществ, токсичных для сорных растений и растений-паразитов и насекомых-вредителей соответственно. Это происходит благодаря тому, что растение получает в этом случае ген, отвечающий за синтез белка, токсичного для сорняков (этот токсин выделяется в почву через корневую систему) или ген, кодирующий белок, токсичный для насекомого-вредителя.

Список растений, к которым успешно применены методы генной инженерии, составляет около 50 видов, включая яблоню, виноград, капусту, баклажаны, огурец, пшеницу, сою, рис, рожь и т.д. Цели генетической технологии, применяемой к животным, — это обычно ускорение и увеличение их роста. Были получены коровы с увеличенным содержанием жира в молоке, и лососи, быстро растущие и не нуждающиеся в миграции из морской воды в пресную. Эти технологии получения трансгенных животных позволяют менять жесткость мяса, его влагоудерживающую способность, степень и характер жирности, а также вкусовые свойства. В нашей стране такие исследования проводятся во Всероссийском институте жиров и во Всероссийском НИИ мясной промышленности. Генетически модифицированные растения изучают в НИИ сельскохозяйственной отрасли, институтах РАН.

Лидирующую роль в генной инженерии продуктов занимают США. Американцы вывели сорт генетически модифицированного картофеля, который при жарке впитывает меньше жира. Швейцарцы начали выращивать кукурузу, которая выделяет собственный яд против вредителей. Он действует на нервные синапсы насекомых или их гормональную систему, очень отличную от таковых систем человека.

Подобные разработки проводятся и в России. В Московском институте картофелеводства ученые работают над выведением картофеля с человеческим интерфероном крови (это белок, подавляющий развитие вирусов и внутриклеточных паразитов), который повышает иммунитет, а в Институте животноводства получен патент на овцу, у которой в молоке присутствует сычужный фермент, необходимый для производства сыра.

Модифицированный или генно-модифицированный?

Не надо путать термины «модифицированный» и «генно-модифицированный». Например, модифицированный крахмал, входящий в состав большинства кетчупов, йогуртов, майонезов, к продуктам с ГМО отношения не имеет. Модифицированные крахмалы — это крахмалы (картофельный, кукурузный, тапиоковый), которые человек усовершенствовал для своих нужд, т.е. получил концентрированный продукт. Это может быть сделано либо физическим, либо химическим способом. Во втором случае используются химреагенты, которые разрешены Минздравом РФ как пищевые добавки. Еще один пример модифицированного продукта — сухое молоко: при его модификации изменяют жирность.

Плюсы и минусы:

Главный аргумент сторонников модифицированных продуктов — это характеристики самих овощей, фруктов, зерновых культур, улучшенных инженерами. Генетически модифицированные продукты более устойчивы к всевозможным вирусам и бактериям, насекомым-вредителям. Они дольше хранятся. К тому же продукты могут быть устойчивыми и к холоду, и к жаре, и соленые почвы им нипочем. При этом, ГМ-продукты, значительно дешевле, что пробуждает весомый интерес многих предпринимателей.

У противников генетически модифицированных продуктов тоже есть масса аргументов:

Появление токсичности и возможность отдаленных канцерогенных эффектов. Конечно, если человек съест колбасу с трансгенами (например, с генетически модифицированной соей) один раз, с ним ничего не случится. Однако, мы ее едим каждый день. Специалисты считают, что через много лет генетически модифицированный белок достигнет в организме опасной концентрации. Речь идет даже не о самом встроенном гене и кодируемом им соединении. Основной источник опасности — несовершенство технологии получения трансгенных организмов. Несмотря на то, что генная инженерия это современная и достаточно развитая наука, при создании ГМО ученые все еще действуют вслепую. Вставляя генный фрагмент, они точно не знают, в какой именно участок генома он попадет и как это отразится на его работе. Трансформированная клетка приобретает совершенно новые, нехарактерные свойства, изучение которых требует достаточно большого промежутка времени.

Аллергические реакции. По мнению медиков, в последнее время количество обратившихся за медицинской помощью с аллергией достигает 20-30%, тогда как еще лет 5 тому назад таких людей было в 4-5 раз меньше. Причин много, среди них — усиленное потребление различных пищевых добавок, в которых нередко содержатся аминокислоты, производимые генетически модифицированными бактериями.

Недавно в Австралии были прекращены работы по созданию генетически модифицированного гороха, обладающего устойчивостью к вредителям, так как в эксперименте были получены данные о том, что этот овощ может вызывать аллергические реакции легких у подопытных животных. Учитывая этот факт, можно предположить аллергизирующие свойства у других продуктов питания, содержащих генетически модифицированные компоненты.

Непредсказуемые отдаленные последствия. Например, имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, используемых генной инженерией, в том числе передача генов бактериями и вирусами. Если вирусы или бактерии, поразившие ГМР, поразят дикие виды и «встроят» в их геном новые гены, которые начнут функционировать. Но, скорее всего, это произойдет не сразу, а у потомков данного организма и, возможно, не через один десяток лет. Осложнения, вызванные в окружающей среде, вероятно, невозможно будет исправить, так как выпущенные гены, например при опылении ГМР своих диких сородичей и даже близкородственных видов, невозможно изъять. Вероятно, модифицированные гены имеют возможность встраиваться в геном организма, потребляющего, например, ГМП благодаря особой активности — это еще предстоит понять.

Продукты, содержащие ГМО, могут пагубно влиять на репродуктивную систему, об этом говорят опыты с трансгенной кукурузой, проведенные австрийскими учеными. Мыши, питавшиеся такой кукурузой, рождали меньше детенышей. Другие опыты показали некротические изменение печени у крыс, которые употребляли в пищу один из сортов трансгенного картофеля.

Но дело в том, что объектом исследования в данном случае, а также во многих других, служат грызуны, которые за сутки съедают объем пищи, сопоставимый с собственным весом. Обмен веществ этих животных очень интенсивный, не сравнимый со скоростью обменных процессов в организме человека. Поэтому однозначно говорить о том, что продукты, содержащие ГМО, подействуют на человека так же, как и на мышей, не совсем корректно. Ученые получают лишь материал для моделирования процессов, которые, возможно, будут иметь место в нашем организме.

Дети и ГМП.

Трансгенные сорта кукурузы, картофеля, сои, сахарной свеклы и риса могут использоваться практически во всех продуктах, начиная от молочных смесей, каш, предназначенных для грудных детей, а также в продуктах для детей младшего возраста: хлебобулочных, кондитерских изделиях, мясных и мясоовощных консервах, в продуктах быстрого приготовления.

Дети в возрасте до 4 лет особенно восприимчивы к влиянию чужеродных генов. Здоровье многих детей, находящихся на искусственном вскармливании, зависит от того, насколько качественной будет эта «искусственная» еда. Детский организм остро реагирует на «чужие» белки, к которым он не адаптирован, отсюда — особенно высокая чувствительность к аллергенам.

Аллергия на генетически модифицированную сою может вызвать возникновение или обострение хронических заболеваний. Среди них: экзема и угревая сыпь, синдром раздраженного кишечника, проблемы пищеварения, хроническая усталость, головные боли, неврологические проблемы. Это происходит потому, что чужеродные белки могут воздействовать не только на систему пищеварения, вызывая функциональные расстройства кишечника, изменение проницаемости слизистой, интоксикацию (отравление) организма, но и на систему крови, эндокринную и иммунную системы, что, в свою очередь, отражается на функциональном состоянии нервной системы. Особое беспокойство вызывают продукты детского питания, в состав которых входят соевые ингредиенты, которые могут быть получены из генетически измененной сои, потенциально способные вызвать пищевую аллергию.

Глава 2. Наиболее распространенные методы получения ГМО

Ученые долго бились над тем, как внедрить ген в геном другого организма, т.е. осуществить перенос гена. Наиболее распространенным способом является использование в качестве переносчиков реконструированных генов бактериальных плазмид (внехромосомных кольцевых ДНК). Плазмида в бактерии служит транспортом для доставки любого гена. Обычно бактериальные плазмиды легко переходят от бактерии к бактерии, но не к растениям. К счастью или к несчастью была обнаружена бактерия, которая "умела вводить" гены в растения и "заставлять" их синтезировать нужные ей белки. Такой бактерией была почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens, являющаяся виновницей образования растительных наростов (растительных опухолей). После заражения растения определенная часть плазмидной ДНК (Т-ДНК) встраивается в хромосомную ДНК растительной клетки, становясь частью ее наследственного материала. Растение начинает продуцировать нужные для бактерий питательные вещества. Ученые научились заменять гены в Т-ДНК плазмид бактерий нужными генами, которые предполагалось вводить в растения. Таким образом, используя плазмиды агробактерий и природный механизм горизонтального переноса человек научился внедрять нужные ему гены в разные растения (Чирков, 2002; Корочкин, 2004). Этот способ успешно применяется для большинства видов двудольных растений, среди которых можно назвать картофель, томаты, плодовые и ряд других культур.
Существует и прямой способ ввода генов в растительную клетку, который был опубликован в 1988г. и назван его авторами Стэнфордом и Клейном биобаллистическим. Для этого молекула ДНК с соответствующими генами и регуляторные последовательности, необходимые для управления этими генами, наносятся на микроскопические вольфрамовые или золотые частицы. Частицы с ДНК разгоняются в специальной вакуумной камере до определенных скоростей, достаточных для проникновения в клетки растений. Затем следует селекция трансформированных клеток и регенерация трансгенных растений. В отличие от предыдущего этот способ более универсален и пригоден для любых объектов.
Описанные выше способы (агробактериальный и биобаллистический) являются основными способами генной трансформации растений. Насколько опасны модифицированные таким образом растения? При использовании плазмид агробактерий в процессе биотехнологических процедур исследователь априори не знает, какая клетка эксплантата трансформируется, сколько копий Т-ДНК встроится в геном и в какие хромосомы, и не в силах это контролировать, но, одновременно модифицируя множество эксплантатов, впоследствии отбирают те регенерировавшие растения, что представляют для него интерес. При биобаллистическом способе вероятность встраивания сразу многих копий ДНК-векторов, "обрывков" ДНК и других сбоев выше, чем при работе с агробактериями. При этом введенный ген может попасть в середину структурного гена растения-реципиента и выключить его из работы. Таким образом, оба метода несовершенны и не гарантируют безопасность растений, созданных с их помощью.

Страницы: 1, 2, 3