Производственные ресурсы предприятия

 

              У млекопитающих, в том числе и у человека, таких рецепторов нет. Поэтому токсины В1 обладают избирательной токсичностью для насекомых и нетоксичны для млекопитающих.Другие гены-инсектициды, которые используются при выведении генетически модифицированных культур, кодируют растительные лектины, ингибиторы пищеварительных ферментов организмов-вредителей (протеаз и амилаз), или участвуют в биосинтезе вторичных метаболитов растений.

              Генетически модифицированные растения, устойчивые к гербицидам, были получены путем введения в растения гена, выделенного из одного из почвенных микроорганизмов.Для повышения вирусоустойчивости генетическая модификация позволяет применить другой подход - «иммунизацию». Созданы генетически модифицированные вирусоустойчивые культуры, у которых растения с экспрессией генов, кодирующих определенные вирусные белки, приобретают иммунитет к последующей инфекции патогенным вирусом.

             Большинство выведенных в настоящее время методами генетической модификации сельскохозяйственных культур обладает более высокими сельскохозяйственными характеристиками. В перспективе развития технологии генетической модификации - создание пищевых продуктов с заданной или улучшенной пищевой ценностью. Пока пищевые продукты с измененной пищевой ценностью, созданные методами генетической модификации, на рынке отсутствуют. Однако экспериментальные образцы уже существуют и их приход в питание человека весьма вероятен. На это ориентируют уже имеющиеся примеры получения новых сортов сельскохозяйственных растений с измененными пищевыми свойствами методами традиционной селекции: рапса с низким уровнем эруковой кислоты, подсолнечника с высоким содержанием линолевой кислоты.

         Пищевые продукты, получаемые из видов, выведенных традиционными методами селекции, употребляются в пищу сотни лет, и продолжают появляться новые виды. Сорта, обладающие по сути такими же свойствами, выводятся и методами генетической модификации путем переноса одного или нескольких генов. Принято считать, что обычные методы выведения новых сортов культур более безопасны, чем технология генной модификации.

        Анализ путей и механизмов, посредством которых в пищу могут попадать или в ней образоваться потенциально опасные для здоровья факторы, показывает, что пищевые продукты, полученные методами генетической модификации, по своей природе не представляют какого-то уникального риска. Изменения изначально присущих пищевых характеристик, показателей токсичности, аллергенности пищевых продуктов могут произойти вследствие изменений в экспрессии генов независимо от того, вызваны они традиционными методами селекции или же методами генетической модификации. Тем менее, в настоящее время в странах ЕС продукты, полученные методами генетической модификации, подвергаются более жесткой оценке и пристальному изучению, чем продукты, полученные другими способами. Это происходит не потому, что такие продукты создают больший риск, а лишь в качестве меры предосторожности, пока не будет приобретен опыт использования этой технологии.[2]

 

4  ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПРОБИОТИКИ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

 

          Пробиотики - препараты, содержащие штаммы микроорганизмов, полезных для здоровья организма. Пробиотики имеют много возможных терапевтических применений, однако применение этих препаратов рекомендовано далеко не во всех случаях, поскольку не до конца понятен механизм их действия. Насущной задачей молекулярной биологии является как идентификация пробиотических штаммов микроорганизмов в пищевых продуктах и биологически активных добавках, так и создание пробиотиков с новыми свойствами. Для этих целей применяются различные подходы. 
        История применения пробиотиков (от греческого “pro bio”, «для жизни») для лечения и профилактики различных инфекционных заболеваний слизистых оболочек человека насчитывает уже более 100 лет. С появлением антибиотиков эти препараты были практически вытеснены из врачебной практики и их применение значительно сократилось. Тем не менее, по причине значительного увеличения количества резистентных к антибиотикам штаммов бактерий, пробиотики снова становятся актуальными. Чаще всего в качестве пробиотиков применяют штаммы лактобацилл и бифидобактерий.  
Основным источником пробиотических микроорганизмов являются пищевые продукты брожения (йогурт, кефир и т.п.). При этом, только некоторые виды молочнокислых бактерий присутствуют в норме в микрофлоре кишечника человека и являются, по сути, нашими симбионтами. Эти микроорганизмы признаны безопасными для человека американской организацией FDA (Food and Drug Administration) и разрешены к применению в качестве препаратов-пробиотиков или компонентов «живых» продуктов. 

 

            Ниже перечислены терапевтические эффекты пробиотиков:  
- поддержание иммунитета слизистой оболочки кишечника;  
- иммуномодулирующее действие;  
- продукция антимикробных метаболитов;  
- регрессия опухолей и уменьшение действия канцерогенов и мутагенов  
- снижение содержания холестерина в сыворотке крови и снижение артериального давления;  
- профилактика и облегчение течения аллергических заболеваний, атопического дерматита;  
- предотвращение развития хирургических инфекций;  
- предотвращение запоров и профилактика диареи после приема антибиотиков;  
- профилактика разрушения зубов;  
- профилактика вагинитов.  

            Не смотря на этот впечатляющий список терапевтических и профилактических эффектов, пробиотики до сих пор достаточно редко рекомендуются к применению. Стоит заметить, что употребление пробиотиков не всегда дает оптимальный эффект. В частности, показано, что прием этих препаратов может снижать терапевтический эффект назначаемых больному антибиотиков. С развитием молекулярной биологии появилась возможность создания пробиотиков, обладающих новыми свойствами. Для этого применяются как традиционные методы селекции микроорганизмов, так и методы генетической инженерии. В данном обзоре обсуждаются генетические модификации экономически значимых грам-положительных, не спорообразующих, кисломолочных бактерий, применяющимися при изготовлении пищевых продуктов и являющихся составляющими нормальной микрофлоры кишечника.[2]

 

 

 

  
Генетическая инженерия молочнокислых  бактерий.  
           Векторные плазмиды. Генетическая модификация бактериальной клетки может производиться путем доставки в клетку целевого гена в составе плазмиды. Для обеспечения стабильности наследования плазмид рекомбинантными штаммами обычно применяются два типа селективных маркеров:  
1) маркеры, благодаря которым бактериальные клетки приобретают новый фенотип (например, гены резистентности к антибиотикам); 
2) маркеры, обеспечивающие витальные функции бактериальной клетки (в то время как собственные гены, их обеспечивающие, инактивированы в основной хромосоме клетки).  
Как первый, так и второй тип селективных маркеров имеют ряд недостатков:  
1) копийность плазмид в бактериальных клетках может сильно варьировать,  
2) возможна потеря плазмид при отсутствии селективных факторов,  
3) структура плазмид может оказаться нестабильной,  
4) помимо желаемого гена в трансформируемую клетку доставляется дополнительная ДНК (собственно, плазмида).  
           Системы модификации хромосом.  Аллельные перестановки в хромосоме клетки являются нормальным механизмом генетической изменчивости популяции. В то же время, использование данного механизма позволяет осуществить стабильную генетическую модификацию генома микроорганизма, при этом в геном не вносится дополнительная чужеродная ДНК. Аллельные перестановки могут происходить как спонтанно, как это описано для Streptococcus pnumoniae или Bacillus subtilis, так и быть индуцированными. В частности, была разработана методика (Maguin, E. et al. (1992) Biswas, I. et al. (1993)), позволяющая производить интеграцию в геном L. lactis фрагментов ДНК и полностью элиминировать селективные маркеры после трансформации. Плазмида pWV01 несет мутацию в гене, кодирующем белок, необходимый для ее репликации. В результате данной мутации плазмида способна реплицироваться при температуре не выше 30 °С. Известно, что плазмида pWV01 способна индуцировать интеграцию содержащегося в ней фрагмента ДНК в хромосому. Фрагмент ДНК, содержащий целевой ген, может быть интегрирован в геном микроорганизма, если он фланкирован гомологичными хромосомной ДНК фрагментами длиной более 500 пар нуклеотидов. Дальнейшее выращивание рекомбинантного штамма при 37 °С ведет к полной элиминации плазмиды и, как следствие, к потере как «балластной» чужеродной ДНК, так и селективных маркеров. 

          Системы контролируемой экспрессии. Для штаммов Lactococcus lactisбыли разработаны системы контролируемой экспрессии генов, связанных с промоторами, активность которых регулируется содержанием лактозы, соли, подъемом температуры, снижением pH либо инфицированием бактериофагами.  
            Производство стартерных штаммов молочнокислых бактерий.  
Создание генетических вариаций с помощью направленного внесения мутаций в геном клетки и генетических модификаций.  
Для создания мутаций в определенном гене может быть использована химическая модификация генома молочнокислых бактерий. В частности, такой подход может применяться для создания лактококков с различной метаболической активностью в отношении утилизации лактозы, поглощения цитрата, а также с различной протеолитической активностью. Мутации в соответствующих генах могут иметь частоту от 10-3 до 10-1. При этом селекция мутантных штаммов является достаточно простой задачей. Однако, набор признаков, которые могут быть изменены методом химической модификации, существенно ограничен и требуются методики, позволяющие производить селекцию редко встречающихся мутаций (с частотой порядка 10-6 или ниже). В ряде случаев для скрининга может быть применен метод цветовой селекции с использованием X-gal для отбора штаммов с потерей b-галактозидазной активности. В частности, такой подход был применен для селекции штаммов Lactococcus bugaris, которые не способны ферментировать лактозу, в результате чего не происходит скисания йогурта после завершения процесса ферментации. Таким образом достигается значительное увеличение срока хранения продукта. 

              Инженерия штаммов, содержащих гены других молочнокислых бактерий.Путем трансфекции генов, кодирующих пептидазы PepN, PepC, PepX и PepI у протеолитических штаммов L. helveticus, были получены штаммы L. lactis с повышенной протеолитической активностью. Подобным же образом были получены штаммы, устойчивые к бактериофагам.  
В геном молочнокислых бактерий могут быть трансфецированы гены неродственных штаммов. Например, ген глутаматдегидрогеназы из Peptostreptococcus asaccarolyticus был трансфецирован в штамм L. lactis, в результате чего был получен штамм, способный продуцировать a-кетоглутарат из глутамата – присутствующей в сырах аминокислоты.  
              Молекулярная идентификация молочнокислых бактерий.  
Важной задачей является определение индивидуальных штаммов пробиотических микроорганизмов. Для этого применяются различные системы, основанные на полимеразной цепной реакции и последующем секвенировании консервативных регионов рРНК-оперона и других консервативных генов пробиотических культур. Существуют также различные методы, объединенные под общим названием молекулярного фингерпринта, такие как риботипирование, полиморфизм длины амплифицируемого фрагмента, мультиплексная ПЦР и другие.  
            Не менее важным для идентификации пробиотических штаммов микроорганизмов является анализ экспрессии генов, поскольку изменения структуры экспрессии генов сопровождаются изменениями физиологии микроорганизма. Для такого анализа применяется технология гибридизации кДНК на микрочипах. Чип представляет собой контролируемую компьютером матрицу, состоящую из ячеек, в каждой из которых иммобилизованы отличающиеся друг от друга последовательностью специфические олигонуклеотиды. кДНК, полученная в результате реакции обратной транскрипции, наносится на микрочип. Фрагменты кДНК, не связавшиеся с чипом, удаляются промыванием. Если же в пробе присутствует фрагмент ДНК, комплементарный иммобилизованному в ячейке, то между ними образуется связь. Определение ячеек, в которых произошла гибридизация, проводится с помощью считывающего устройства. Зная, какие олигонуклеотиды были иммобилизованы в каждой ячейке и учитывая однозначность образования пар нуклеотидов, можно сделать вывод о нуклеотидной последовательности исследуемой ДНК.[3] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Таким образом, распространение и использование генетически модифицированных организмов (ГМО) – вирусов, бактерий, грибов, растений и животных – реальность науки современного глобализированного мира, который самоорганизуется. Это процесс необратимый. Ученые возлагают надежды на трансгенные организмы, выращивание которых обходиться значительно дешевле, меньше загрязняет среду пестицидами, помогает решить проблему биотоплива, не требует использования новых площадей и др. Как и любое творение человека (нож, самолет, водка, минеральные удобрения, консервы, атомная энергетика и др.) ГМ растения создают определенный риск, но прямая угроза для здоровья человека и сельскохозяйственных животных научно не доказана. Явную опасность для сохранения биоразнообразия и здоровья человека представляют кислотные дожди, уменьшение озонового экрана, радионуклиды, пестициды, тяжелые металлы, нитраты, нитриты, нитрозамины, микотоксины, искусственные консерванты, разнообразные синтетические пищевые добавки и другие ксенобиотики.

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Аверин, А.В. Товароведение, экспертиза и стандартизация [Текст]: уч.пособие/ А.В.Аверин. –М.: МИЭМП, 2010.
2. Бабанская, Н.Г., Безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов [Текст]: учебное пособие / Н.Г. Бабанская, С.Б. Васильева, В.М. Позняковский -  Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2005. - 140 с.
3. Григорьева, Р.З.  Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания[Текст]: уч.пособие/ Р.З. Григорьева. – Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004 – 86 с.
4. Донченко, Л.В. Безопасность пищевой продукции [Текст]:уч.пособие/ Л.В. Донченко, В.Д.Надыкта. – М.: Пищепромиздат, 2001. – 525 с.
5. Позняковский, В.М. Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов [Текст]: уч.пособие/ В.М. Позняковский. – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007 – 450с.