Skip to main content
Global

17.1F: אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMO)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209623

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    שינוי מהונדס, הוספת DNA רקומביננטי למין, הוביל לביטוי של גנים רצויים בצמחים ובעלי חיים.

    מטרות למידה
    • תאר כיצד מחקר על צמחים ובעלי חיים מהונדסים מסייע לבני אדם.

    נקודות מפתח

    • בעלי חיים מהונדסים הם אלה ששונו כדי לבטא DNA רקומביננטי ממין אחר.
    • מניפולציה של צמחים מהונדסים, אלה שקיבלו DNA רקומביננטי ממינים אחרים, הובילה ליצירת מינים המציגים עמידות למחלות, עמידות לקוטלי עשבים וחומרי הדברה, ערך תזונתי טוב יותר וחיי מדף טובים יותר.
    • עובי דופן התא של הצמח הופך את ההכנסה המלאכותית של DNA לתאי צמחים למאתגרת הרבה יותר מאשר בתאי בעלי חיים.

    מונחי מפתח

    • מהונדס: של או קשור לאורגניזם שהגנום שלו השתנה על ידי הוספת גן ממין אחר; מהונדס גנטית
    • אורגניזם מהונדס גנטית: אורגניזם שהחומר הגנטי שלו השתנה בטכניקות הנדסה גנטית

    בעלי חיים מהונדסים

    למרות שמספר חלבונים רקומביננטיים המשמשים ברפואה מיוצרים בהצלחה בחיידקים, חלק מהחלבונים דורשים מארח בעלי חיים אוקריוטי לעיבוד נכון. מסיבה זו, הגנים הרצויים משובטים ומתבטאים בבעלי חיים, כמו כבשים, עזים, תרנגולות ועכברים. בעלי חיים ששונו לביטוי DNA רקומביננטי נקראים בעלי חיים מהונדסים. כמה חלבונים אנושיים באים לידי ביטוי בחלב של כבשים ועזים מהונדסים, בעוד שאחרים באים לידי ביטוי בביצים של תרנגולות. עכברים שימשו בהרחבה לביטוי וללימוד ההשפעות של גנים ומוטציות רקומביננטיות.

    צמחים מהונדסים

    מניפולציה של ה- DNA של צמחים (או יצירת אורגניזמים מהונדסים גנטית הנקראים GMO) סייעה ליצור תכונות רצויות, כגון עמידות למחלות, עמידות לקוטלי עשבים וחומרי הדברה, ערך תזונתי טוב יותר וחיי מדף טובים יותר. צמחים הם מקור המזון החשוב ביותר לאוכלוסיית האדם. חקלאים פיתחו דרכים לבחור זני צמחים בעלי תכונות רצויות הרבה לפני שנקבעו שיטות ביוטכנולוגיה מודרניות. צמחים שקיבלו DNA רקומביננטי ממינים אחרים נקראים צמחים מהונדסים. מכיוון שגנים זרים יכולים להתפשט למינים אחרים בסביבה, נדרשת בדיקה מקיפה כדי להבטיח יציבות אקולוגית. סיכות כמו תירס, תפוחי אדמה ועגבניות היו צמחי היבול הראשונים שהונדסו גנטית.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): צמחים מהונדסים: תירס, גידול חקלאי עיקרי המשמש ליצירת מוצרים למגוון תעשיות, משתנה לעתים קרובות באמצעות ביוטכנולוגיה צמחית.

    טרנספורמציה של צמחים באמצעות אגרובקטריום

    העברת גנים מתרחשת באופן טבעי בין מינים באוכלוסיות מיקרוביאליות. וירוסים רבים הגורמים למחלות אנושיות, כמו סרטן, פועלים על ידי שילוב ה- DNA שלהם בגנום האנושי. בצמחים גידולים הנגרמים על ידי החיידק Agrobacterium tumefaciens מתרחשים על ידי העברת DNA מהחיידק לצמח. למרות שהגידולים אינם הורגים את הצמחים, הם מעכבים את הצמחים, שהופכים רגישים יותר לתנאי סביבה קשים. צמחים רבים, כגון אגוזי מלך, ענבים, עצי אגוזים וסלק, מושפעים מ- A. tumefaciens. החדרה מלאכותית של DNA לתאי צמחים מאתגרת יותר מאשר בתאי בעלי חיים בגלל דופן התא הצמחי העבה.

    חוקרים השתמשו בהעברה טבעית של DNA מ- Agrobacterium למארח צמחים כדי להכניס שברי DNA לפי בחירתם למארחי צמחים. בטבע, הגורם למחלה A. tumefaciens יש קבוצה של פלסמידים, הנקראים פלסמידים Ti (פלסמידים מעוררי גידול), המכילים גנים לייצור גידולים בצמחים. DNA מהפלסמיד Ti משתלב בגנום של תא הצמח הנגוע. חוקרים מתמרנים את פלסמידים Ti כדי להסיר את הגנים הגורמים לגידול ולהכניס את שבר ה-DNA הרצוי להעברה לגנום הצמח. פלסמידים Ti נושאים גנים של עמידות לאנטיביוטיקה כדי לסייע בבחירה וניתן להפיץ אותם גם בתאי E. coli.

    קוטל החרקים האורגני בצילוס הטורגיינסיס

    Bacillus thuringiensis (Bt) הוא חיידק המייצר גבישי חלבון במהלך ספורולציה רעילים למיני חרקים רבים המשפיעים על צמחים. רעלן Bt צריך להיבלע על ידי חרקים כדי שהרעלן יופעל. חרקים שאכלו רעלן Bt מפסיקים להאכיל מהצמחים תוך מספר שעות. לאחר הפעלת הרעלן במעיים של החרקים, המוות מתרחש תוך מספר ימים. הביוטכנולוגיה המודרנית אפשרה לצמחים לקודד רעלן Bt קריסטל משלהם הפועל נגד חרקים. הגנים של רעלן הגביש שובטו מ- Bt והוכנסו לצמחים. רעלן Bt נמצא בטוח לסביבה, אינו רעיל לבני אדם ויונקים אחרים, והוא מאושר לשימוש על ידי חקלאים אורגניים כקוטל חרקים טבעי.

    עגבניות פלבר סאבר

    היבול הראשון של GM שהוכנס לשוק היה עגבניות Flavr Savr, שיוצרה בשנת 1994. נעשה שימוש בטכנולוגיית RNA אנטיסנס להאטת תהליך הריכוך והנרקב שנגרם כתוצאה מזיהומים פטרייתיים, מה שהוביל להגדלת חיי המדף של עגבניות ה- GM. שינוי גנטי נוסף שיפר את הטעם של עגבנייה זו. עגבנית Flavr Savr לא נשארה בהצלחה בשוק בגלל בעיות בתחזוקה ובמשלוח היבול.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): עגבניות Flavr Savr: פיזיולוג הצמח אתנאסיוס תיאולוג עם עגבניות המכילות את הגן סינתאז ACC מהונדס ביולוגית (עגבניות Flavr Savr).