Koje tehnologije omogućavaju nastanak genetički modifikovanih organizama?

Ranije smo već spomenuli da se genetički modifikovani organizmi dobijaju primenom tehnologije genetičkog inženjeringa. U nastavku ćemo detaljnije prikazati tu tehnologiju.

Pored ove tehnologije, za uspešnu proizvodnju genetički modifikovanog organizma potrebna je i tehnologija kulture tkiva. Ta se tehnologija odnosi na rast i umnožavanje ćelije izvan organizma te regeneraciju cele biljke od jedne (genetički modifikovane) ćelije.

 

Osnovni termini

Ćelija – osnovna funkcionalna jedinica svakog živog organizma. Na Zemlji postoje organizmi koji se sastoje od samo jedne ćelije (jednoćelijski organizmi: bakterije, protozoe itd.) i oni koji se sastoje od velikog broja ćelija (višećelijski organizmi: biljke, životinje i ljudi). Ćelije se sastoje od jednog centralnog dela koji nazivamo jedro, i citoplazme koja se nalazi oko jedra. U jedru se nalaze hromozomi. Bakterije, međutim, nemaju jedro i kod njih se hromozomi nalaze u citoplazmi.

Hromozom – veliki molekul DNK. DNK sadrži uputstva za razvoj i pravilno funkcionisanje svih živih organizama. Ona je identične fizičko-hemijske strukture kod svih organizama na svetu što nam i omogućava prenos gena iz jednog organizma u drugi, tj. stvaranje GMO-a.

Gen – sekvenca DNK zadužena za sintezu određenog proteina.

Proteini – vrlo važni molekuli koji mogu imati strukturalnu (u mišićima), metaboličku (enzimi) i regulatornu funkciju (kao hormoni) u organizmu.

 

Tehnologija genetičkog inženjeringa

Prvi korak u stvaranju genetički modifikovanog organizma jeste pronalaženje gena u nekom organizmu koji je zadužen za ekspresiju one karakteristike koju želimo da ima i naš modifikovani organizam.

Tada je potrebno izolovati sekvencu (deo) DNK koja sadrži taj gen kao i tzv. marker gen. Marker gen će nam kasnije pomoći da razlikujemo ćelije koje su uspešno modifikovane od onih koje nisu.

Kada smo izolovali željenu sekvencu DNK nju je sada potrebno ubaciti u ćeliju biljke.

Dva najčešće korišćena načina za to su:

  1. Korišćenjem bakterije Agrobacterium tumefaciens.
  2. Korišćenjem tehnike “genskog pištolja”.

 

Tehnika sa korišćenjem bakterije

Agrobacterium-tumefaciens

Tumefaciens bakterija se kači na ćeliju šargarepe

Tehnika u kojoj se koristi bakterija Agrobacterium tumefaciens koristi sposobnost te bakterije da prebaci deo svoje DNK u ćeliju oštećene biljke. Dakle, ovde se dešava jedna neverovatna stvar – DNK iz bakterije prelazi u biljku.

U prirodnom okruženju ova bakterija to radi iz jednog razloga – kako bi se nahranila. Naime, ovaj proces u prirodnim uslovima dovodi do stvaranja tumora u biljci. Usled toga tkivo biljke propada i bakterija tako dobija hranu.

U laboratorijskom okruženju, prilikom korišćenja ove bakterije za stvaranje GMO-a, ona ne stvara tumore u biljci. Kako je to moguće? Jednostavno – deo njene DNK koja je zadužena za stvaranje tumora u biljci prethodno se odseče i umesto toga dela se ubaci gen koji mi želimo da prebacimo u biljku zajedno sa marker genom. Drugim rečima, mi smo genetički modifikovali tu bakteriju i učinili je bezopasnom za ćelije biljke.

 

Tehnika sa genskim pištoljem

gene gun

Genski pištolj

Drugi način za ubacivanje željenog gena u ćeliju organizma naziva se tehnika “genskog pištolja”. Sastoji se u tome da sitne čestice zlata ili volframa obložimo sekvencom DNK koju želimo da ubacimo u biljku.

Te čestice zatim ispaljujemo aparatom koji se naziva čestični pištolj u ćeliju biljke. Nakon nekog vremena DNK se integriše u ćelije biljke.

Kako prepoznati modifikovane ćelije?

Nakon što smo izvršili proces modifikacije ćelija, potrebno je izdvojiti one ćelije kod kojih je ovaj proces bio uspešan. Naime, prilikom vršenja ovog procesa samo u malom broju ćelija dolazi do modifikacije ćelijske DNK. Zbog toga nam je potreban metod za brzu identifikaciju onih ćelija kod kojih je modifikacija uspela. Za to koristimo ranije spomenuti marker gen.

Marker gen smo umetnuli zajedno s onim genom kojim želimo da modifikujemo ćeliju. U tu svrhu se najčešće koristi gen koji stvara otpornost na antibiotike. Postoje i alternativni marker geni, kao što je gen koji stvara otpornost na herbicide, i u tom slučaju taj gen služi i kao marker gen i kao gen čiju karakteristiku želimo u novom organizmu.

Sada je potrebno razviti kulturu svih ćelija koje su prošle proces modifikacije u okruženju koje sadrži antibiotik. Ukoliko se ćelija uspešno razvije u takvom okruženju, znamo da se radi o uspešno genetički modifikovanoj ćeliji jer smo s našim željenim genom u nju ubacili i marker gen koji ju je učinio otpornom na antibiotik.

 

Regeneracija biljke iz modifikovane ćelije

Kada smo dobili jednu genetički modifikovanu ćeliju ostaje nam samo da iz nje regenerišemo celu biljku.

Regeneracija biljke iz jedne ćelije vrši se korišćenjem različitih medijuma koji sadrže različite količine hormona rasta.

Ako proces regeneracije prođe uspešno dobijamo genetički modifikovanu biljku.

Budući da su genetički modifikovane biljke modifikovane unosom gena neke druge vrste one se još nazivaju i transgenim biljkama.

Slika preuzeta sa: http://www.biovisioneastafrica.com/publications/Plant%20Genetic%20Engineering.pdf

Tehnike genetičkog inženjeringa

Literatura

Petriccione, B. B. (2004). Introduction to GMO: Technique and safety. Geneve: RIBios et IUED.

Advertisements

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се / Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се / Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се / Промени )

Google+ photo

Коментаришет користећи свој Google+ налог. Одјавите се / Промени )

Повезивање са %s