Что такое генномодифицированные продукты и как их получают

Семинар

Что такое генномодифицированные продукты и как их получают? 
Генетически модифицированными (ГМО) или трансгенными организмами (растение) считаются те, в генетическую структуру которых был внедрен «целевой ген» из других видов растений или животных в целях придания им качественно новых, полезных для человека свойств. Например, для увеличения урожайности пшеницы, создания сорта, устойчивого к засухе, к каким-либо вредителям, сорнякам, для улучшения вкусовых качеств растений, продления срока их хранения и т.п. 
Работы по выведению генномодифицированных растений осуществляются в лабораторных условиях. Для этого вначале производится выделение гена из какого-либо растения или животного, необходимого для пересадки, а затем внедрение его в клетку того растения, улучшить свойства которого требуется. Все генномодифицированные растения, как правило, проходят исследования на пищевую и биологическую безопасность. 
В мире насчитывается около 50 видов растений, произведенных с использованием достижений генной инженерии, в числе которых соя, рис, баклажаны, яблоки, рожь, пшеница, капуста, рапс, клубника, табак, огурцы, кукуруза, хлопок. Непосредственно в Росси наложен запрет на производство генномодифицированных растений и, соответственно, продуктов. Однако не существует запрета на ввоз такого рода продуктов из-за рубежа и на их продажу. Результатом чего и является многообразие на прилавках наших магазинов продуктов, приготовленных из генномодифицированных растений, например, сои: белковые продукты для спортсменов, мясные полуфабрикаты, сухое соевое молоко, мороженное, сыр и тому подобное. Кроме того, существует разрешение на ввоз генномодифицированного одного сорта картофеля и двух сортов такой же кукурузы. 
Польза генномодифицированных продуктов. 
Несомненно, польза от генномодифицированных продуктов есть, и заключается она в экономической выгоде. Они помогают в решении многих вопросов по снабжению населения сельскохозяйственными продуктами, в том числе в случае голода или засухи. Темпам роста населения планеты площадь пахотных земель, которые используются для выращивания овощей и злаков, не только не соответствует, она еще и уменьшается. Поэтому генномодифицированные растения и их выращивание могут позволить даже на малых сельскохозяйственных площадях в несколько раз увеличить урожайность сельхозкультур. Кроме того, выращивание генетически модифицированных растений поможет значительно снизить затраты на производство, что скажется на конечной стоимости продукта, которая будет в разы меньше. Например, тонна «нормальной» пшеницы в среднем стоит около трехсот долларов, а тонна трансгенной пшеницы – всего лишь пятьдесят долларов. Есть разница? А какая экономия? Конечно, производство таких растений выгодно как самим производителям (из-за малых затрат), так и потребителям этого «сырья», из которого можно сделать в несколько раз больше продукта, чем из «нормального». 
Однако, несмотря на такие положительные стороны, большинство биологов говорят о том, что неизвестно, как скажется на здоровье человека употребление генномодифицированных продуктов в будущем, по прошествии нескольких поколений, поскольку сегодняшние исследования пока не доказали какого-либо отрицательного влияния. Даже, наоборот, выращивание таких растений может позволить со временем избавить от различных токсических веществ (ядохимикатов), используемых сегодня в больших количествах в производстве различных сельскохозяйственных растений. Это, в свою очередь, позволит снизить количество нарушений иммунитета, хронических (аллергических) заболеваний и т.д. 
Чем опасны генетически модифицированные продукты? 
Как говорилось выше, все растения, полученные методом генной инженерии должны проходить испытания на безопасность. В этом-то и суть проблемы. Общественность никто не посвящает в результаты таких исследований. Поэтому необходим особый институт независимых экспертов, который будет устанавливать достоверность всех проводимых исследований. Необходимость такого института объясняется тем, что многие исследования такого рода осуществляются за счет финансирования компаний-производителей, которым выгоден положительный результат, ведь генномодифицированные продукты помогут не только окупить все затраты, но и получить огромную прибыль. Поэтому и возникают различные фальсификации результатов исследований. За примером далеко ходить не будем. При проверке безопасности одного из сортов модифицированного картофеля выяснилось, что его употребление в пищу может привести к изменениям в составе крови и внутренних органов. И, несмотря на это, сорт был одобрен и широко применяется людьми в пищу. Большие деньги были всегда важнее здоровья граждан. 
Конечно, сам по себе трансген, употребляемый людьми, видимого вреда не нанесет, поскольку внедриться в генный код людей не сможет. Тем не менее, этот ген будет блуждать по организму, и стимулировать синтез белков, которые не предусмотрены природой для человеческого организма. Поэтому, каков результат такого синтеза будет в будущем можно только предполагать. Многие ученые говорят о возможных опасностях, которые связаны с употребление генномодифицированных продуктов. Среди них можно отметить пищевой вред, а именно, нарушение обмена веществ, ослабление иммунитета, появление различных небезобидных аллергических реакций. Кроме того, результатом употребления продуктов, содержащих генномодифицированные организмы, может быть и нарушение структуры слизистой желудка, устойчивость микрофлоры кишечника к антибиотикам. Также возможно снижение уровня здоровья, связанное с накоплением в организме гербицидов, поскольку генномодифицированные растения имеют свойство их накапливать. Употребление продуктов генной инженерии может спровоцировать развитие онкологических заболеваний. 
Применение генномодифицированных растений наносит и экологический вред, сказываясь на сортообразовании. Как правило, для работы с генами берутся один, иногда два сорта растений. Поэтому есть вероятность вымирания многих видов растений. Радикально настроенные экологи предупреждают, что употребление генномодифицированных продуктов расшатывает генофонд, результатом чего может стать возникновение мутантных генов и их носители также будут мутантами. Так или иначе, но все опасения и предупреждения относительно употребления генномодифицированных продуктов станут явными не ранее, чем по прошествии полвека, когда сменится поколение людей, питающихся трансгенной пищей.  
Какие генномодифицированные продукты можно встретить на полках магазина? 
В большинстве случаев в магазинах есть в наличии генномодифицированные продукты из сои, кукурузы, рапса, картофеля, а также мясо, овощи, фрукты, рыба и некоторые другие продукты. Генномодифицированные растения могут быть в составе детского питания, колбасных изделий, шоколадных конфет, маргарина, мороженого, растительного масла, майонеза, хлебобулочных и кондитерских изделий. Эти продукты по своим вкусовым качествам нисколько не уступают натуральным, только стоимость их гораздо ниже. Однако не всегда производители указывают на этикетах своей продукции, что в ее состав входят генномодифицированные организмы или эти продукты являются генномодифицированными. В нашей стране требованиями санитарно-гигиенических норм предусматривается обязательное наличие информации такого рода на продукте, если в составе генномодифицированного продукта ГМО составляют 0,9% и более от полного объема продукта. Несмотря даже на это, не всегда подобную информацию указывают на продуктах. 
Для производства продукции в качестве сырья применяют генномодифицированные растения и организмы такие известные компании, как Нестле (кофе, шоколад, детское питание), Хершис (безалкогольные напитки, шоколад), Кока-Кола и Пепси-Кола (сладкие газированные напитки), Макдональдс, Данон (молочные продукты, детское питание), Симилак (детское питание) и некоторые другие. 
Приобретать или нет генномодифицированные продукты каждый человек решает для себя сам. Но все же, я бы не стала рисковать и употреблять продукты, влияние которых еще не изучено, особенно давать их детям, у которых организм еще не сформирован. Но это лишь мое мнений. Выбор за вами.

11111

БЕЛКИ. СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ

"Во всех растениях и животных  присутствует некое вещество, которое  без сомнения является наиболее  важным из всех известных веществ  живой природы и без которого  жизнь была бы на нашей планете  невозможна. Это вещество я наименовал - протеин". Так писал еще в  1838 году голландский биохимик  Жерар Мюльдер, который впервые открыл существование в природе белковых тел и сформулировал свою теорию протеина. Слово "протеин" (белок) происходит от греческого слова "протейос", что означает  "занимающий первое место". И в самом деле, все живое на земле содержит белки. Они составляют около 50% сухого веса тела всех организмов. У вирусов содержание белков колеблется в пределах от 45 до 95%.

Белки являются одними из четырех  основных органических веществ живой  материи (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры), но по своему значению и биологическим функциям они  занимают в ней особое место. Около 30% всех белков человеческого тела находится  в мышцах, около 20% - в костях и  сухожилиях и около 10% - в коже. Но наиболее важными белками всех организмов являются ферменты, которые, холя и  присутствуют в их теле и в каждой клетке тела в малом количестве, тем не менее управляют рядом  существенно важных для жизни  химических реакций. Все процессы, происходящие в организме: переваривание пищи, окислительные реакции, активность желез внутренней секреции, мышечная деятельность и работа мозга регулируется ферментами. Разнообразие ферментов  в теле организмов огромно. Даже в  маленькой бактерии их насчитываются  многие сотни.

Белки, или, как их иначе называют, протеины, имеют очень сложное  строение и являются наиболее сложными из питательных веществ. Белки - обязательная составная часть всех живых клеток. В состав белков входят: углерод, водород, кислород, азот, сера и иногда фосфор. Наиболее характерно для белка наличие в его молекуле азота. Другие питательные вещества азота не содержат. Поэтому белок называют азотосодержащим веществом.

Основные азотосодержащие вещества, из которых состоят белки, - это  аминокислоты. Количество аминокислот  невелико - их известно только 28. Все  громадное разнообразие содержащихся в природе белков представляет собой  различное сочетание известных  аминокислот. От их сочетания зависят  свойства и качества белков.

Белки играют исключительно важную роль в живой природе. Жизнь немыслима  без различных по строению и функциям белков. Белки - это биополимеры сложного строения, мак ромолекулы (протеины)  которых, состоят из остатков аминокислот, соединен ных между собой амидной (пептидной) связью. Кроме длинных полимерных цепей, построенных из остатков аминокислот (полипептидных цепей), в макромолекулу белка могут входить также остат ки или молекулы других органических соединений. На одном кольце каждой пептидной цепи имеется свободная или ацилированная аминогруппа, на другом - свободная или амидированная карбоксильная группа.

Конец цепи с аминогруппой называется М-концом, конец цепи с карбоксильной  группой — С-концом пептидной  цепи. Между СО-груп пой одной пептидной группировки и NH-группой другой пептидной группировки могут легко образовываться водородные связи.

Группы, входящие в состав радикала R аминокислот, могут вступать во взаимодействие друг с другом, с посторонними веществами и с сосед ними белковыми и иными молекулами, образуя сложные и разнооб разные структуры.

В макромолекулу белка вхо дит одна или несколько пептид ных цепей, связанных друг с другом поперечными химически ми связями, чаще всего через се ру (дисульфидные мостики, обра зуемые   остатками   цистеина). Химическую структуру пептидных цепей принято назы вать первичной структу рой белка илисеквенцией.

Для построения простран ственной структуры бел ка пептидные цепи должны при нять определенную, свойственную данному белку конфигурацию, ко торая закрепляется водородными связями, возникающими между пептидными группировками от дельных участков молекулярной цепи. По мере образования водо родных связей пептидные цепи закручиваются в спирали, стремясь к образованию максималь ного числа водородных связей и соответственно к энергетически наиболее выгодной конфигурации.

Впервые та кая структура на основе рентгеноструктурного анализа была обнаружена при изучении главного белка волос и шер сти—кератина Полингом американским физиком и химиком... Ее наз вали а-структурой или а-спиралью. На один виток спирали приходится по 3,6—3,7 остатков аминокислот. Рас стояние между витками около 0,54 миллиардной доле  метра. Строение спирали стабилизируется внут римолекулярными водородными связями.

При растяжении спираль мак ромолекулы белка превращается в дру гую структуру, напоминающую линей ную.

Но образованию правильной спирали  часто мешают силы отталкива ния или притяжения, возникающие между группами аминокислот, или стерические препятствия, например, за счет образования пирролидиновых колец пролина и оксипролина, которые заставляют пептидную цепь резко изгибаться и препятствуют образованию спирали на некоторых ее участках. Далее отдельные участки макромолекулы белка ориентируются в пространстве, принимая в некоторых случаях достаточно вытянутую форму, а иногда сильноизогнутую, свернутую пространственную структуру.

Пространственная структура закреплена вследствие взаимодействия радикалов R и аминокислот с образованием дисульфидных мостиков, водородных связей, ионных пар или других химических либо физических связей. Именно пространственная структура белка определяет хими ческие и биологические свойства белков.

В зависимости от пространственной структуры все белки делятся  на два больших класса: фибриллярные (они используются природой как структурный материал) и глобулярные (ферменты, антитела, некоторые гормоны и др.).

Полипептидные цепи фибриллярных белков имеют форму спи рали, которая закреплена расположенными вдоль цепи внутримоле кулярными водородными связями. В волокнах фибриллярных белков закрученные пептидные цепи расположены параллельно оси волокна, они как бы ориентированы относительно друг друга, располагаются рядом, образуя нитевидные структу ры и имеют высокую степень асимметрии. Фибриллярные белки плохо растворимы или совсем нерастворимы в воде. При растворении в воде они образуют растворы высокой вязкости. К фибриллярным белкам относятся белки, входящие в состав тканей и покровных образований. Это мио зин—белок мышечных тканей; коллаген, являющийся основой седиментационных тканей и кожных покровов; кератин, входящий в со став волос, роговых покровов, шерсти и перьев. К этому же классу белков относится белок натурального шелка - фиброин, вязкая сиропообразная жидкость, за твердевающая на воздухе в прочную нерастворимую нить. Этот белок имеет вытянутые по липептидные цепи, соединенные друг с другом межмолекулярными водородными связями, что и определяет, по-видимому, высокую механическую прочность натурального шелка.

Пептидные цепи глобулярных белков сильно изогнуты, свернуты и часто  имеют форму жестких шариков—глобул. Молекулы глобу лярных белков обладают низкой степенью асимметрии, они  хорошо растворимы в воде, причем вязкость их растворов невелика. Это прежде всего белки крови—гемоглобин, альбумин, глобулин и др.

Следует отметить условность деления  белков на фибриллярные и глобулярные, так как существует большое число  белков с проме жуточной структурой.

Свойства белка могут сильно изменяться при за мене одной аминокислоты другой. Это объясняется изменением кон фигураций пептидных цепей  и условий образования пространствен ной структуры белка, которая в конечном счете определяет его функ ции в организме.

Число аминокислотных остатков, входящих в молекулы отдельных белков, весьма различно: в инсулине 51, в миоглобине - около 140. Поэтому и относительная  молекулярная масса белков колеблется в очень широких пределах - от 10 тысяч до многих миллионов На основе определения относительной молекулярной массы и элементарного анализа  установлена эмпирическая формула  белковой молекулы - гемоглобина крови (C₇₃₈H₁₁₆₆O₂₀₈S₂Fe)₄ Меньшая молекулярная масса может быть у простейших ферментов и некоторых гормонов белковой природы. Например, молекулярная масса гормона инсулина около 6500, а белка вируса гриппа — 320 000 000. Вещества белковой природы (состоящие из остатков аминокислот, соединенных между собой пептидной связью), имею щие относительно меньшую молекулярную массу и меньшую степень пространственной организации макромолекулы, называютсяполипептидами. Провести резкую границу между белками и полипептидами трудно. В большинстве случаев белки отличаются от других природных полимеров (каучука, крахмала, целлюлозы), тем, что чистый инди видуальный белок содержит только молекулы одинакового строения и массы. Исключением является, например, желатина, в составе которой входят макромолекулы с молекулярной массой 12 000— 70000.

Строением белков объясняются их весьма разнообразные свой ства. Они имеют разную растворимость: некоторые растворяются в воде, другие — в разбавленных растворах нейтральных солей, а некоторые совсем не обладают свойством растворимости (например, белки покровных тканей). При растворении белков в воде образуется своеобразная молекулярно-дисперсная система (раствор высокомолекулярного вещества). Некоторые белки могут быть вы делены в виде кристаллов (белок куриного яйца, гемоглобина крови).

Белки играют важней шую роль в жизнедеятельности всех организмов. При пищеварении белковые молекулы перевариваются до аминокислот, которые, будучи хорошо растворимы в водной среде, проникают в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. Здесь наи большая часть аминокислот расходуется на синтез белков различ ных органов и тканей, часть—на синтез гормонов, ферментов и других биологически важных веществ, а остальные служат как энергетический материал. Т.е. белки выполняют каталитические (фермен ты), регуляторные (гормоны), транспорт ные (гемоглобин, церулоплазмин и др.), защитные (антитела, тромбин и др.) функции

Белки — важнейшие компоненты пищи человека и корма животных. Совокупность непрерывно протекающих химищеский превращений белков занимает ведущее место в обмене веществ орга низмов. Скорость обновления белков у живых организмов зависит от содержания белков в пище, а также его биологической ценности, которая определяется наличием и соотношением незаменимых аминокислот

Белки растений беднее белков животного  происхождения по содержа нию незаменимых аминокислот, особен но лизина, метионина, триптофана. Белки сои и картофеля по аминокислотному со ставу наиболее близки белкам животных. Отсутствие в корме незаменимых аминокислот при ходит к тяжёлым нарушениям азотистого обмена. Поэтому селекция зерновых культур направлена, в частности, и на повышение качества белкового состава зерна.

РОЛЬ БЕЛКОВ В ОРГАНИЗМЕ.            

 Функции белков в организме  разнообразны. Они в значительной  мере обусловлены сложностью  и разнообразием форм и состава  самих белков.             

 Белки - незаменимый строительный  материал. Одной из важнейших  функций белковых молекул является пластическая. Все клеточные мембраны содержат белок, роль которого здесь разнообразна. Количество белка в мембранах составляет более половины массы.             

 Многие белки обладают сократительной функцией. Это прежде всего белки актин и миозин, входящие в мышечные волокна высших организмов. Мышечные волокна - миофибриллы - представляют собой длинные тонкие нити, состоящие из параллельных более тонких мышечных нитей, окруженных внутриклеточной жидкостью. В ней растворены аденозинтрифосфорнаякислота (АТФ), необходимая для осуществления сокращения, гликоген - питательное вещество, неорганические соли и многие другие вещества, в частности кальций.