Шпаргалка по "Генетика"

Учитывая, что основное действие ДНК может быть опосредовано экспрессируемыми белками, которые потенциально могут оказать влияние на качество и безопасность пищевых продуктов, особое внимание при оценке композиционной эквивалентности ГМ-продукта традиционному аналогу уделяется именно белковому компоненту. Этот белок сравнивается по аминокислотному составу

с известными белковыми токсинами  и аллергенами и на основании  проведенного анализа делается вывод  о степени их сходства. Дальнейшая оценка белка включает определение  острой токсичности на лабораторных животных, скорости его разрушения в желудочном и кишечном соке на различных моделях, в том числе  в организме животных, распаде  при приготовлении пищи и др.

Например, при оценке потенциальной  аллергенности новых экспрессированных белков учитываются: размер белка (известные аллергены обычно имеют длину не менее 10—40 кД); устойчивость белка к перевариванию и технологической обработке (большинство известных аллергенов медленно перевариваются в желудочно-кишеч-ном тракте и устойчивы при технологической обработке); схожесть структуры белка с таковой у известных аллергенов. Если ген переносится из организма донора, который является аллергеном, необходимо доказать, что получаемый продукт не содержит аллергенов. Так, при создании ГМ-сои (фирма «Пионер») в ее геном с целью увеличения содержания серосодержащих аминокислот был встроен ген, кодирующий белок американского ореха. Но впоследствии обнаружилось, что продукты переработки этих соевых бобов, употребляемые в пищу, вызывают аллергию у определенной группы людей. Дальнейшие исследования показали, что положительная аллергическая реакция возникает у людей, которые имеют аллергию на американский орех, поэтому продукт посчитали неприемлемым для выпуска на продовольственный рынок, и проект был закрыт.

Для ряда сельскохозяйственных культур, например сои, большое значение имеет анализ состава углеводов, в частности содержание таких  олигосахаров, как раффиноза и стахиоза, содержание которых регламентируется в продуктах диетического и детского питания. Нормирование содержания этих Сахаров связано с тем, что у человека отсутствуют ферменты, способные гидролизовать га-лактозидные связи, в связи с чем продукты расщепления раффинозы и стахиозы, образующиеся в кишечнике под воздействием микрофлоры, вызывают метеоризм.

При оценке композиционной эквивалентности масличных культур, к которым, в частности, относятся  соя, кукуруза и рапс, наиболее активно  используемых в качестве объектов для  получения ГМИ, значительное внимание уделяется липидному компоненту. Например, кроме определения общего содержания липидов определяется жирнокислотный состав липидной фракции, состав фос-фолипидов и стеринов.

Значительный интерес  представляет изучение содержания токсичных  веществ, регламентируемых в данном продукте, и антинутриентов, характерных для данной культуры, так как генетическая модификация может служить причиной повышения их уровня. Для сои это ингибитор трипсина, лектины, фитиновая кислота и уреаза, для картофеля — сапонины, для рапса — гликозинолаты и эруковая кислота, для томатов — томатины.

С целью изучения влияния  генетической модификации на пищевую  ценность продукта необходимо анализировать  не только содержание белков, жиров  и углеводов, но и состав витаминов, макро- и микроэлементов.

Кроме того, учитывается, в  каком виде данный продукт традиционно  употребляется в пищу и как  реагирует на технологическую обработку, при этом анализируется химический состав конечной продукции, ее пищевая  и энергетическая ценность. Программа  исследований определяется для каждого  конкретного продукта индивидуально.

Очевидно, система оценки качества и безопасности ГМИ, в основе которой лежит принцип композиционной эквивалентности, может быть рекомендована  для продукции, полученной из ГМИ, но не содержащей ДНК и белка. Такие  продукты получаются в результате глубокой технологической переработки сырья. К ним относятся пищевые и  ароматические добавки, рафинированные масла, модифицированные крахмалы, мальтодекстрин, сиропы глюкозы, декстрозы и др. Полная композиционная эквивалентность возможна только в случае отсутствия в продуктах носителей генетической модификации — экспрес-сированного белка, придающего новое свойство продукту, и трансгенной ДНК. К таким продуктам относятся

сахар, высокоочищенное масло, пищевые добавки и т.п. Однако российские ученые считают, что сложно или даже невозможно выявить незаданное действие рекомбинант-ных генов или кодируемых ими белков лишь аналитическими методами, и для оценки безопасности любого ГМИ необходим полный комплекс исследований .

Если в результате исследований не обнаруживаются отличия от традиционного  аналога по композиции за исключением  присутствия генетически измененного  белка, а также токсичность и  аллергенность этого белка, то ГМИ пищи причисляют к первому классу безопасности, признают эквивалентным традиционному аналогу и считают полностью безвредным для здоровья.

При обнаружении отличий  от традиционного аналога (второй класс  безопасности) или полного несоответствия с традиционным аналогом (третий класс  безопасности) оценку безопасности ГМИ  необходимо продолжать.

Оценка пищевых свойств  включает изучение пищевой ценности нового продукта, его квоты в рационе  человека, способов использования в  питании, биодоступнос-ти, оценку поступления отдельных нутриентов (если ожидаемое поступление нутриента превышает 15% от его суточной потребности), влияния на микрофлору кишечника (если ГМИ содержит живые микроорганизмы) .

Поскольку продукты, полученные из новых нетрадиционных источников, могут содержать неизвестные  компоненты, необходимо проведение токсикологических  исследований на животных с включением в их рацион нового продукта в максимально  возможном количестве . Токсикологическая характеристика продукта включает следующие его показатели:

♦ токсикокинетика,

♦ генотоксичность,

♦ потенциальная аллергенность,

♦ потенциальная колонизация  в желудочно-кишеч-ном тракте (в случае содержания в ГМИ живых микроорганизмов),

♦ результаты субхронического (90 дней) токсикологического эксперимента на лабораторных животных и исследований на добровольцах.

Анализ токсикокинетики проводится в отношении тех химических веществ, которые присутствуют только в тестируемом ГМИ и не обнаруживаются в традиционном продукте. Изучается генотоксичность ГМИ или его отдельных компонентов, отличающих его от традиционного продукта. При выявлении у исследуемого продукта геноток-сичности проводятся его длительные исследования на кан-церогенность. По мнению российских ученых, для оценки безопасности любого нового ГМИ необходимо проведение полного комплекса исследований, значение которых подтверждено теоретически и экспериментально .

Большинство созданных в  настоящее время трансгенных  растений отличаются от родительского  сорта наличием белка, определяющего  новый признак, и гена, который  кодирует синтез этого белка (рекомбинантная ДНК). Поэтому оценка безопасности продукта сконцентрирована на исследовании этих носителей генетической модификации. Присутствие в пищевых продуктах  рекомби-нантной ДНК само по себе не представляет опасности для здоровья человека и животных по сравнению с традиционными продуктами, так как любая ДНК состоит из нук-леотидных оснований, а генетическая модификация оставляет неизменной их химическую структуру и не увеличивает общего содержания генетического материала. Человек ежедневно потребляет с пищей ДНК и РНК в количестве от 0,1 до 1,0 г в зависимости от вида потребляемых продуктов и степени их технологической обработки. Кроме того, показано, что количество рекомбинан-тной ДНК в геноме генетически модифицированных сельскохозяйственных культур весьма незначительно. Так, в ГМ-линиях кукурузы, устойчивых к насекомым-вредителям, содержание рекомбинантной ДНК составляет 0,00022%, в ГМ-линиях сои, устойчивых к пестицидам — 0,00018%, ГМ-сортах картофеля, устойчивых к колорадскому жуку — 0,00075% .

Технологическая обработка  пищи значительно снижает содержание ДНК в продуктах. В высокорафинированных продуктах, таких как сахар-песок, произведенный из сахарной свеклы, или масло из бобов сои, ДНК содержится в следовых количествах или отсутствует.

Опасения у специалистов вызывает возможный перенос генов  устойчивости к антибиотикам, которые  используются при создании трансгенных  растений, в геном бактерий желудочно-кишечного  тракта. Однако основной объем поступающей  с пищей ДНК подвергается разрушению в пищеварительном тракте, и, следовательно, маловероятно сохранение целого гена с соответствующей регу-ляторной последовательностью. Кроме того, перенос ре-комбинантной ДНК в геном бактерий практически невозможен из-за необходимости последовательного прохождения определенных этапов: проникновение ДНК сквозь клеточную стенку и мембрану микроорганизма и возможность выживания при работе механизма уничтожения чужеродной ДНК у бактерий; встраивание в ДНК микроорганизма и стабильное интегрирование на определенном участке, экспрессия гена в микроорганизме. Несмотря на крайне низкую вероятность внедрения маркерных генов в геном микроорганизмов в настоящее время, как указывалось выше, интенсивно разрабатываются методы удаления этих генов из генома растений. В частности, соя линии 40-3-2, устойчивая к глифосату, и большинство других созданных в последнее время трансгенных растений не содержат генов устойчивости к антибиотикам. Обсуждение и анализ проблемы безопасности ДНК в пищевых продуктах позволил мировому научному сообществу сделать вывод, что ДНК из генетически модифицированных организмов так же безопасна в пищевом продукте, как и любая другая ДНК .

38. Типы генов  и их функции

Ген (др.-греч. γένος — род) — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой последовательность ДНК, задающую последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении. При этом некоторые органеллы (митохондрии, пластиды) имеют собственную, определяющую их признаки, ДНК, не входящую в геном организма.

Различают структурные гены (несут информацию о последовательности аминокислот в полипептиде) и  регуляторные гены (контролируют и  регулируют деятельность структурных  генов). Ген относительно постоянен.

Различают также гены аллельные  и неаллельные гены. Аллельные гены могут быть доминантными, рецессивными и промежуточными, или комбинированными; неаллельные — эпистатичными, гипостатичными, комплементарными, или индифферентными.

По своей абсолютной локализации  гены делятся на аутосомные и гены сцепленные с полом. Изменения генов (мутации) являются источником изменчивости и приводят иногда к генным болезням.

39. Протопласты  и перенос генетической информации

Протопласт (от др.-греч. πρῶτος — «первый» + πλαστός — образованный, вылепленный и др.) — содержимое растительной или бактериальной клетки, за исключением внешней клеточной оболочки (клеточной стенки), однако при сохранении клеточной (плазматической) мембраны.

Клеточная оболочка состоит  из 2 слоев: внутренний - мембрана (цитоплазматическая мембрана, плазматическая мембрана, клеточная  мембрана) и внешнего - у животных (гликокаликс), у растений (клеточная стенка (в состав которой входит целлюлоза)).

Протопласт включает

цитоплазму,

ядро,

все органеллы

клеточную мембрану

То есть протоплазму + мембрану.

Термин протопласт введен А. Ганштейном в 1880 году.[источник не указан 1060 дней]

Выделение протопластов широко используется в исследованиях клеток и генной инженерии. Жизнеспособные протопласты получают, в частности, в результате обработки клеток специальными ферментами, разрушающими клеточную  оболочку.

Это позволяет путем химических и механических методов выделять и исследовать структурные компоненты и даже отдельные молекулы, вносить изменения в генетическую структуру и так далее. Протопласты могут регенировать клеточную оболочку, что используется, в частности, для получения полноценных генетически измененных клеток.

После слияния (соматической гибридизации) протопласты образуют целые живые организмы — регенеранты. Таким путем могут быть получены соматические гибриды растений.

L-формы бактерий и микоплазмы  изначально лишены клеточных  стенок, по этому признаку их  относят к протопластам

40. Сферопласты и перенос генетической информации

Сферопласт (от др.-греч. sphaira — шар и plastos — созданный, образованный) — бактериальная клетка с частично разрушенной (редуцированной) клеточной стенкой, характеризующаяся неустойчивостью к изменениям осмотического давления. В гипертоничной среде обычно сферопласты принимают сферическую форму, а в изотоничных средах могут размножаться и осуществлять множественные метаболичные реакции, характерные для интактного организма; поддерживать развитие бактериофагов

41. L–формы клеток  и получение рекомбинантных штаммов

L-формы — бактерии, частично  или полностью лишённые клеточной  стенки, но сохранившие способность  к развитию. Впервые обнаружены в 1894 году Н.Ф. Гамалеем. Буква L — первая буква названия Листеровского института в Лондоне, где впервые Эмми Кляйнебергер-Нобель обратила внимание на развитие морфологически весьма необычных клеток в культуре бактерий Streptobacillus moniliformis, выделенной из жидкости уха крысы. Позже были описаны L-формы у самых разных видов бактерий. Было показано, что L-формы возникают спонтанно или индуцировано - под воздействием агентов, блокирующих синтез клеточной стенки: антибиотиков (пенициллины циклосерин, цефалоспорины, ванкомицин), ферментов (лизоцим, амидаза, эндопептидаза) ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, аминокислоты глицина.