נושאים

ביוטכנולוגיה מיושמת על מזון

ביוטכנולוגיה מיושמת על מזון

מאת האוניברסיטה הלאומית בקילמס

כל מה שאנחנו צריכים ורוצים לדעת על אוכל וזרעים מהונדסים

האנושות טיפחה וקצרה צמחים במשך עשרה עד חמש עשרה אלף שנה. עם זאת, רוב החידושים הטכנולוגיים בחקלאות התרחשו במהלך מאתיים השנים האחרונות. אלה כוללים גם מיכון והכלאה, אגרוכימיה (קוטלי עשבים והדברה), ודשנים כימיים.

כל ההתקדמות הללו קשורה לשינויים שהתרחשו בחברות: מעבר מחיי נוודים לחיים בישיבה, גידול אוכלוסייה בערים ובעיקרון צמיחה דמוגרפית.

הצורך להאכיל יותר ויותר אנשים והצורך לאכול אוכל עם ערכים תזונתיים גבוהים יותר, היו שניים מהאתגרים הגדולים של האנושות.

מגדלים ומגדלים השתמשו בדמיון משפחתי - "דמיון" - כדי לשפר את התפוקה של בעלי חיים וצמחים. לדוגמא, הם בחרו לגדל את הצמחים הגדולים ביותר, או את החזקים ביותר, או הפחות נוטים למחלות; לפיכך, יצרנים חקלאיים בחרו, בחרו באלה שנוח להם לשמור ולהשתמש בייצור מזון. הם לא ידעו זאת אך הם עשו שימוש בבחירה גנטית.

החוקים המסדירים את העברת המאפיינים הגנטיים נותרו בגדר תעלומה עד סוף המאה ה -19 כאשר הנזיר גרגור מנדל החל ללמוד תורשה בצמחי גן (אפונה). באמצעות ניסויים וחישובי הסתברויות מתוכננים מאוד (מכיוון שהיה מתמטיקאי מנוסה), הוא הצליח להסיק שכמה חלקיקים בלתי נראים נושאים את המאפיינים התורשתיים וכי מאפיינים אלה עברו מדור לדור. כידוע, חוקים אלה "התגלו מחדש" בעשורים הראשונים של המאה ה -20.

לקראת שנות ה -50 - ליתר דיוק בשנת 1953 - התחולל שינוי מהותי במדעים הביולוגיים עם קביעת מבנה ה- DNA (חומצה דאוקסיריב-גרעינית). המודל התיאורטי, שפותח על ידי ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק, אפשר למדענים להבין כיצד מאוחסן מידע גנטי בתאים, כיצד מידע זה משוכפל וכיצד הוא מועבר מדור לדור.

קפיצה טכנולוגית מהפכנית התרחשה בשנות ה -70 כאשר מידע גנטי החל להתמודד, כלומר לדעת כיצד למקם גן (קטע DNA שיש בו מידע לחלבון מסוים) של מין אחד במינו אחר או מאדם אחד ממין. לאדם אחר מאותו המין.

זה, המכונה הנדסה גנטית או טכנולוגיית ADINI רקומביננטית, הביא אותנו להתחיל לייצר תרופות אנושיות (כגון אינסולין, הורמון גדילה או אריתרופויטין) בכמויות ובאיכויות שלא ניתן היה לייצר בעבר.

לשם כך היה צורך לייצר את החיידקים המהונדסים הראשונים, כלומר למקם גנים אחרים בתוך תא המיקרואורגניזמים כדי לייצר, למשל, אינסולין אנושי.

בהמשך ניתן היה להכניס גנים בעלי מאפיינים ספציפיים בתאי בעלי חיים, בתאי חרקים, בשמרים (כמו אלה המשמשים במבשלות בירה ובמאפיות), בבעלי חיים ובעיקר בצמחים.

ביוטכנולוגיה היא טכנולוגיית מידע חדשה, שקשורה קשר הדוק להתקדמות המדע, בה כיום אין כמעט הפרדה ברורה בין מחקר ליישום.

ביוטכנולוגיה צמחית:

במשך מאות שנים יצרנים חקלאיים שיפרו את הגידולים באמצעות סלקציה והכלאה, האבקה מבוקרת של צמחים. ביוטכנולוגיה בצמחים היא הרחבה של טכניקות אלה אך עם ההבדל החשוב שהיא מאפשרת העברת מגוון גדול יותר של מידע גנטי בדיוק ובקרה גדולים יותר.

גידול צמחים מסורתי כרוך בחציית מאות גנים, בעוד שהביוטכנולוגיה מאפשרת העברה של אחד או כמה מהגנים הרצויים בלבד. באופן זה, טכנולוגיה זו מאפשרת להשיג ולפתח זנים בעלי מאפיינים מועילים ספציפיים מסוימים וביטול או שליטה על אלה העשויים להיות לא רצויים.

כך קמו הצמחים המהונדסים הראשונים בעלי מאפיינים של עמידות בפני קוטלי עשבים, חרקים ומחלות; לאחר מכן עקבו אחרי אלה שיש להם אפשרות לשלב גנים לייצור חומצות אמינו (בסיסים לבניית חלבונים), ויטמינים, חומצות שומן מועילות לתזונה שלנו וכו ', אך גם כאלה שמובילים לשיפור התעשייה: צמחי כותנה עם מאפיינים חדשים מהסיבים שלהם או כאלה שמייצרים פלסטיק מתכלה.

לבסוף, ייצור של תרופות (חיסונים, נוגדנים או חלבונים נוגדי קרישה) כבר החל להתפתח בצמחים ובעלי חיים, מה שכונה רפואה מולקולרית (משהו כמו ', תרופות אגרופולריות מולקולריות') במה שמתייחס לייצור ולתרופות תזונתיים (או " תרופות תזונתיות ") למוצרים.

השינוי הגדול הזה כבר החל וצמחים עמידים לקוטלי עשבים מהונדסים הם הביטוי הראשון שלו.

מהו צמח מהונדס?

צמח מהונדס הוא לא יותר ולא פחות מצמח שאליו הוכנס גן נוסף (כלומר, חלק מה- DNA שיש בו את המידע הדרוש בכדי שייעשה סינתזה של חלבון) מאורגניזם אחר, או מאחר. צמח, מחיידק או אפילו מחיה. זו הסיבה שזה נקרא טרנסגני מכיוון שגן חדש נוסף ליותר מ -100,000 שהיה לו כבר באופן טבעי.

מדוע מתווסף גן חדש לצמח?

באופן כללי לספק לו מאפיין מיוחד כלשהו שימושי עבור היצרן, כגון, למשל, עמידות בפני קוטלי עשבים, מזיקים לחרקים, נגיפים או מצבים קיצוניים. בקיצור, מחפשים גידולים משופרים.

בארגנטינה, זנים מהונדסים נמצאים בשימוש מלא; הנפוץ ביותר הוא סויה RR, עם עמידות בפני גליפוזט, אם כי ישנם גם זנים אחרים, כגון תירס עם עמידות להתקפה על ידי חרקים ממשפחת הלפידופטרנים.

איך מכינים צמח מהונדס?

צמחי המעבדה המהונדסים הראשונים פותחו במהלך שנות השמונים של המאה העשרים. מדענים ניצלו גאדג'טים המיוצרים על ידי חיידק טבעי, המדביק צמחים, ומייצר גידולים אופייניים מאוד. חיידק זה נקרא Agrobacteríum tumefacíens (At) וכדי לשרוד, הוא מוקדש להחדרת גנים זרים לצמחים שמספקים לו מאוחר יותר חומרים מזינים. בקיצור, היא ייצרה צמחים מהונדסים במשך אלפי שנים ובאופן טבעי.

הדרך שבה At פועלת היא כדלקמן: גזע צמחי או עלה שיש להם פצע שטחי קטן נגוע בחיידקים המיישבים את הרקמה כמו בכל זיהום. השלב הבא & # 8209; שלא כמו זיהומים חיידקיים אחרים & # 8209; בכך הוא מצליח להכניס לתאי הצמח של רקמת הצמח חלק מ- DNA, המכיל כמה גנים. חלק ה- DNA שהוכנס מתחם על ידי קצוות מוכרים היטב (ובדרך כלשהי טרם נקבע) הוא משתלב עם שאר הגנים של תאי הצמח. גנים שהוצגו, הנקראים באופן כללי 'גנים סרטניים', מייצרים חלבונים כמו כל גן אחר, אך בניגוד לחלבונים טבעיים מהצומח, חלבונים אלה משמשים לסינתזת תרכובות המספקות חומרים מזינים לחיידקים וכי בנוסף גורמות לצמיחה בלתי מבוקרת של הצמח. רקמה המייצרת את הגידול האופייני לזיהום ב- At.

על ידי גילוי מנגנון פעולה זה של החיידקים, המדענים ביצעו את ההליכים הראשונים להשגת צמחים מהונדסים גנטית במעבדה & # 8209;. אם מוחלפים גנים הגידוליים של חלק ה- DNA ש- At מכניס לצמח ובמקומם מוכנסים גנים אחרים שיוצרים חלבונים שיכולים לתת לצמח מאפיין רצוי כלשהו, ​​נקבל צמח מהונדס, המשופר לחקלאות.

הצמחים המהונדסים הראשונים פותחו בטכניקות אלה והגנים ששימשו למתן מאפיינים חדשים לצמחים המתוקנים היו גנים של חיידקים המספקים, למשל, עמידות לחרקים lepidopteran. זהו המקרה של הגנים הנקראים זעקה, שבבעלותם החיידק Bacillus thuringíensís, המייצרים סט של חלבונים המשמידים את אפיתל הקיבה של החרקים הצורכים אותם. כאשר בודדו את הגנים הללו, הם הוחדרו באמצעות Agrobacterium tumefaciens בזנים שונים, וכך השיגו שליטה בכמה מזיקים.


וִידֵאוֹ: סרטון כללי על מעבדות המחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה (יָנוּאָר 2022).