ºÝºÝߣ

ºÝºÝߣShare a Scribd company logo

724 1259311980

•Download as DOC, PDF•
•
Mihaela Maria
Mihaela Maria
1 of 7
Download to read offline
Biotehnologii nepoluante in agricultura Definiţie: Biotehnologia este un domeniu de activitate relativ nou, care pune într-un tot unitar ştiinţele biologice cu tehnologiile, în care se utilizează † procese biologice, † organisme biologice, † sau sisteme biologice în scopul obţinerii de produse şi servicii destinate creşterii calităţii vieţii societăţii umane. Biotehnologia include: † cunoştinţe şi tehnici utilizate în scopul îmbunătăţirii caracterelor importante din punct de vedere economic la plante, animale şi micro-organisme (caractere utile pentru producţiea vegetală, animală, pentru industria alimentară) † manipularea organismelor vii la nivel molecular (tehnologiei ingineriei genetice, sau tehnologia ADN recombinant) Biotehnologia cuprinde mai multe sub-discipline: † biotehnologii medicale şi terapia genică † biotehnologii farmaceutice (pentru obţinerea compuşilor bioactivi – vitamine, proteine, anticorpi); † biotehnologii agricole (pentru obţinerea de noi organisme cu caractere economic valoroase (rezistenţă şi toleranţă la factori biotici şi abiotice, caractere importante pentru comercializare, pentru industriea alimentară) şi obţinerea de plante modificate genetic † biotehnologii marine (pentru studiul compuşilor activi şi posibilitatea utilizării lor in industrie, producere de medicamente, coloranţi); † biotehnologii ecologice (pentru obţinerea de compuşi biodegradabili). Ca urmare, in sens larg, biotehnologia presupune valorificarea în practică a proceselor biologice şi a fost definită de Organizaţia pentru Cooperare şi Dezvoltare Economică astfel: Biotehnologia cuprinde totalitatea tehnicilor care utilizează organisme vii, sau componente ale acestora în scopul obţinerii de produse, sau a obţinerii de produse modificate, pentru a ameliora plante şi animale, sau pentru a produce microorganisme cu utilizări specifice. Biotehnologia este considerată ştiinţă a viitorului care va asigura obţinerea de produse naturale prin sisteme şi proceduri chimice şi industriale. Acest domeniu ar trebui să revoluţioneze viaţa oamenilor şi să dovedească cum putem trăi mai bine şi cu mai puţin stres. Scurt istoric al biotehnologiilor moderne Deşi am avea tendinţa de a considera biotehnologia ca fiind o ştiinţă nouă, rădăcinile sale vin urmă cu peste 6.000 de ani: † încă de acum 4.000 ani IC se utiliza laptele şi diferite produse lactate de către crescătorii de animale pentru obţinerea de produse lactate (fermentatia lactică) † egiptenii foloseau drojdiile la prepararea de pâine şi obţinerea vinurilor (fermentaţia acetică) † acum 2.000 ani IC egiptenii, sumerienii şi chinezii au perfecţionat metodele de fermentare pentru obţinerea berii şi a produselor din brânză † 1.500 IC se folosea tehnica fermentaţiei acetice pentru obţinerea iaurtului, iar aztecii preparau un fel de prăjituri din alge
† în 1861 chimistul francez Louis Pasteur descoperă şi explica principiul care sta la baza pasteurizării şi al sterilizării prin încălzire † Rol deosebit de important în evoluţia cunoştinţelor l-au avut: - Teoria evoluţiei enunţată de Charles Darwin în 1859 şi - Legile enunţate de Gregor Mendel în 1865 † 1902 formularea ipotezei totipotenţei celulei vegetale de către Gottlieb Haberlandt şi care a efectuat primele încercări de culturi in vitro (1921), este considerat fondatorul tehnicii de cultură in vitro † 1910 Thomas Hunt Morgan descoperă faptul că genele sunt localizate în cromozomi † 1914 Gerry Fitz Gerald obţine primul produs de antitoxină de la diptere, ceea ce a permis înfiinţarea primului Laborator de antitoxine în cadrul Universităţii din Toronto. Ulterior, acest laborator a devenit cel mai mare producător de vaccinuri din lume. † 1921 descoperirea insulinei la Universitatea din Toronto de către Banting, Best, Collip şi MacLeod - din 1922 se utilizează insulina în tratarea diabetului. † 1925 Se realizează primele culturi de embrioni proveniţi de la hibrizi inter-specifici la genul Linum † 1928 Frederick Griffith descoperă procesul de transformare genetică şi explică modul în care are loc în mod natural transferul unei gene de la o suşă bacteriană la alta † 1934 White P. a reuşit să menţină pe termen foarte lung o cultura de rădăcini de tomate † 1936 alţi cercetători reuşesc să menţină pe termen lung în medii artificiale diferite tipuri de ţesuturi (calus) – Gautheret, Nobecourt şi White † 1941 microbiologul danez Jost A. Introduce termenul de inginerie genetică într-o lucrare despre reproducerea sexuală la drojdii † 1943 Oswald Avery, Colin MacLead and Maclyn McCarty într-un experiment cu bacterii au demonstrat că ADN poartă informaţia genetică a celulei † 1953 James Watson şi Francis Crick descriu structura dublu-helix a ADN † 1953 s-au obţinut primele plante pornind de la o celulă (Muir) † 1956 realizarea culturilor în suspensie pentru producerea de metaboliţi secundari † 1957 se descoperă faptul că este posibilă reglarea formării organelor vegetale prin modificarea raportului dintre auxine şi citochinine (Skoog şi Miller) † 1958 regenerarea embrionilor somatici în suspensii celulare la Daucus (Reinert şi Steward) † 1960 realizarea primelor fecundări in vitro la Papaver rhoeas (Kanta) †1960 Olah Hornykiewicz care descoperise cauza bolii Parkinson, pune la punct terapia cu L- Dopamină † 1961 sunt descoperite celulele stem hematopoetice †Propagarea vegetativă în vitro la plante, pornind de la meristeme, este utilizată tot mai mult în scop industrial – Orhidee (Morel) † 1964 obţinerea primelor plante haploide din cultura de antere la Datura (Guha şi Maheshwari) † 1971 Regenerarea primelor plante întregi din cultura de protoplaşti (Takebe) † 1970-4 Paul Berg, Stanley Cohen and Herbert Boyer descoperă modul de tăiere a moleculelor de ADN cu enzime de restricţie şi introduc tehnnica ADN recombinant † 1972 realizarea primei hibridări interspecifice prin fuziunea protoplaştilor la tutun (Carlson) † 1977 integrarea ADN plasmidial de la bacterii (Agrobacteriun tumefaciens) la plante (Chilton) † 1981 introducerea termenului de variaţie somaclonală (Larkin şi Scowcroft) † 1982 obţinerea primului produs prin inginerie genetică, respectiv insulina umană în culturi de Escherichia coli modificate genetic. † 1984 Kary Mullis descoperă principiul PCR de polimerizare în lanţ a fragmentelor de ADN † 1986 eliberarea în cultură a primelor plante modificate genetic la tutun † 1987 permiterea pentru prima data să se utilizeze microorganismele modificate genetic în scop experimental
 1990 primul proiect internaţional HUMAN GENOME PROJECT care a avut ca scop identificarea şi secvenţierea genelor genomului uman  numeroase proiecte internaţionale care au drept scop secvenţierea integrala a genomului princilalelor plante şi animale, de interes pentru om. 1994 Administraţia pentru Alimente şi Medicamente ale Statelor Unite (FDA) a aprobat pentru comercializare primul produs modificat genetic: the Flavour Savour tomato (suc de tomate) a fost introdus în supermarket-urile din Marea Britanie. Reacţia cumpărătorilor din magazine a fost violentă, ca urmare produsul a fost scos rapid din magazine. 1996 FDA a aprobat medicamentul Biogen’s Avonex, un interferon utilizat în tratamentul sclerozei multiple în plăci, venitul realizat era de 1 milion $ annual. 1996 A fost clonată oaia Dolly. 1998 S-a reuşit obţinerea de culture stabile de cellule umane Stem. 2000 S-a anunţat terminarea secvenţierii genomului uman – 3,15 miliarde de nucleotide. 2003 S-a permis finanţarea proiectelor de cercetare care au ca obiect de studio genomul uman în scopul înţelegerii bazelor molecular ale bolilor la om. 2007 Craig C. Mello,de la University of Massachusetts şi Andrew Fire de la Stanford University au primit Premiul Nobel pentru descoperirea unui tip special de ARN care dezactivează genele. Biotehnologia integrează in procese productive  cunoştinţele şi principiile generale ale disciplinelor fundamentale (citologie, biologie celulară şi moleculară, genetică, biochimie, embriologie)  cunoştinţele şi principiile generale ale disciplinelor aplicative (ingineria chimică, tehnologia, robotica, bioinformatica). În concluzie, biotehnologia reprezintă un domeniu care îmbină cunoştinţele despre:  sistemele biologice  utilizarea organismelor biologice  utilizarea unor sisteme artificiale şi a unor compuşi chimici în scopul obţinerii unor produse biologice noi, sau îmbunătăţite, în cantitate suficientă şi de calitate incontestabilă. Biotehnologie înseamnă – utilizarea organismelor vii, sau a produselor lor în scopul îmbunătăţirii condiţiilor de viaţă şi sănătate ale oaenirii, precum şi al menţinerii şi imbunătăţirii condiţiilor de mediului.
Societatea umană a învăţat în timp despre tot ceea ce este viu şi ne înconjoară şi cum să utilizăm acest viu. Am învăţat şi am înţeles treptat despre organismele vii, cum funcţionează acestea, cum se realizează controlul de la nivel celular la organism ca întreg. Din acest domeniu vast, în Biotehnologiile vegetale se utilizează organismele vegetale, care îşi exprimă totipotenţa celulară în sisteme şi condiţii artificiale. Dinte aplicaţiile practice ale biotehnologiilor vegetale, cele care până în prezent şi-au demonstrat eficienţa, pot fi nominalizate :  obţinerea plantelor libere de virusuri  obţinerea plantelor hibride între specii sau genotipuri incompatibile, imposibil de obţinut prin metodele traditionale de încrucişare  obţinerea plantelor haploide şi dihaploide, imposibil de realizat prim metodele clasice  obţinerea plantelor transgenice care exprimă strict caractere de interes economic (cantitate, caliate, aroma, conţinut în compuşi-nutrienţi utili, aspect comercial, rezistenţă la factori fizici şi biologici)  obţinerea eficientă a plantelor în procesul ameliorării prin controlul procesului de încrucişare şi selecţia asistată de markeri a plantelor valoroase  creşterea producţiei agricole prin multiplicarea clonală a soiurilor şi varietăţilor importante pentru societatea umană. În concluzie putem spune că biotehnologia vegetală (agricolă) are importanţă deosebită pentru viaţa noastră în prezent şi în viitor, iar datoria noastră este să perfectăm continuu acest domeniu. Noţiuni şi principii de bază ale biotehnologiei vegetale Plantele sunt Organisme eucariote (eu = adevărat, carion = nucleu) Capabile de fotosinteză = convertesc energia luminoasă în energie chimică Autotrofe = sintetizează compuşi organici complecşi pornind de la compuşi anorganici simpli - apă, CO2 şi săruri minerale Sunt organisme multicelulare complexe, alcătuite din diferite tipuri de celule şi ţesuturi Se pot reproduce sexuat şi asexuat (vegetativ) Sunt organisme care nu se deplasează, ca urmare depind de un anumit mediu de viaţă şi sunt foarte sensibile la variaţiile factorilor de mediu. Orice modificare a acestor factori determină modificarea programelor de dezvoltare şi de diferenţiere celulară. Celulele vegetale au un program de diferenţiere foarte flexibil, fiind apte, în anumite condiţii să regenereze organisme complete, aptitudine cunoscută sub numele de "totipotenţă celulară". Totipotenţa celulei vegetale – proprietatea unei celule de a genera orice alt tip de celulă, până la organism întreg. Etapele diferenţierii, creşterii şi dezvoltării plantelor
A. De la celula iniţială la plantulă Corpul unei plante, format din milioane de celule specializate structural şi funcţional, ia naştere dintr-o singură celulă ca urmare a reproducerii vegetative, sau sexuate. a) La plantele cu capacitate de reproducere vegetativă, celula iniţială este în meristemele din organele preexistente. Aceste celule meristematice parcurg mitoze repetate (diviziuni egale şi repetate ale celulelor, fără modificarea cantităţii de ADN)), rezultând noi celule, ţesuturi şi ulterior o nouă plantă. b) Meristemele sunt localizate - la vârfurile de creştere ale lăstarilor şi rădăcinilor (meristeme apicale) - în cambiul tulpinii şi scoarţei (meristeme laterale) - în frunze şi fructe. Celule meristematice iniţiale (activate) diviziuni mitotice  organe noi  plantulă nouă Ex: formarea de novo a rădăcinilor şi/sau a lăstarilor din butaşi de tulpină, rădăcină, frunză. În cazul reproducerii vegetative  diferenţierea de noi ţesuturi şi regenerarea de noi plante porneşte de la un singur părinte (planta donatoare de organ)  noul organism (planta nouă regenerată) este rezultatul diviziunilor mitotice  iar noile plante (descendenţa) rezultate sunt identice atât între ele, cât şi cu planta de origine. b) La plantele cu reproducere sexuată, celula iniţială numită ou, sau zigot este rezultatul unirii gameţilor în procesul fecundării. Această celulă parcurge mai multe diviziuni (prima asimetrică, urmată de mai multe diviziuni simetrice) rezultând formarea embrionului prin procesul numit embriogeneză zigotică. Embrionul parcurge mai multe etape de dezvoltare: - globular – o sferă multicelulară în care încep procesele de histogeneză - inimă – diviziunile celulare se direcţionează şi încep să fie vizibile cele două cotiledoane - torpedo – se alungesc cotiledoanele şi axul principal - cotiledonar – cotiledoanele sunt complet dezvoltate, iar la cele două extremităţi se găsesc meristemul apical al tulpinii şi cel apical al rădăcinii - maturare – se sintetizează proteinele de rezervă - deshidratarea şi latenţa, proces care are loc simultan cu transformarea ovulului în sămânţă). Caracteristic pentru plante este faptul că se pot forma embrioni şi din celule somatice, care nu sunt produsul fuziunii gameţilor de sex opus. Procesul se numeşte embriogeneză somatică şi implică parcurgerea aceloraşi stadii de dezvoltare (globular, inimă, torpedo, cotiledonar, alungire
şi maturare). Procesul embriogenezei somatice poate fi indus în condiţii experimentale de cultură în anumite tipuri de celule şi prezintă anumite particularităţi biochimice, fiziologice şi genetice. Pentru ca meristemele apicale să se activeze şi embrionul să-şi reia creşterea, sămânţa trebuie să germineze. Germinarea are loc în anumite condiţii de temperatură şi umiditate, pe seama rezervelor de hrană din endosperm şi cotiledoane. Celula ou (rezultat al meiozei şi fecundării)  embrion  stadii globular- inimă – torpedo – cotiledonar – maturare – latenţă  germinarea seminţei plantula În cazul reproducerii sexuate  la originea noi plante sunt doi părinţi, fiecare cu zestrea sa genetică (gameţi haploizi de la ♀ şi de la ♂ rezultaţi ca urmare a diviziunii meiotice)  noul organism este rezultatul diviziunilor mitotice din embrion  noile plante (descendenţa) rezultate manifestă variabilitate datorită recombinării genetice din timpul formării gameţilor şi al fecundări Fiecare individ reprezintă rezultatul combinării întâmplătoare a gameţilor în procesul de fecundare. B. De la plantulă la planta matură Corpul unei plate este alcătuit în principal din trei organe: rădăcină, tulpină şi frunză. Aceste structuri complexe se formează prin activarea meristemelor care se formează în cursul proceselor de diferenţiere. Celulele meristematice îşi păstrează capacitatea de a se divide prin mitoză pe tot parcursul perioadei de dezvoltare a plantei. Celulele meristematice au următoarele caracteristici: - nucleul mare, dispus central, cu nucleol voluminos - valoare mare a raportului nucleu/citoplasmă - vacuom redus - mitocondrii numeroase - plastide nediferenţiate Pe măsură ce planta creşte şi se dezvoltă, celulele meristematice se specializează, formând ţesuturi, care alcătuiesc organe: rădăcină, tulpină, frunză, flori şi fructe. Un ţesut este alcătuit din dintr-unul, sau mai multe tipuri de celule specializate. Diferenţierea celulară presupune o serie de modificări structurale corelate cu îndeplinirea unor funcţii specifice. Aceste modificări constau în:  creşterea volumului celulelor  reducerea raportului nucleu/citoplasmă
 dezvoltarea vacuomului  diferenţierea plastidelor  diferenţierea peretelui celular. Culturile in vitro la plante se caracterizează prin faptul că:  celulele meristematice îşi continuă, sau îşi reiau activitatea mitotică.  celulele diferenţiate, (care în planta, în condiţii normale, nu se divid), stimulate prin rănire (în timpul manipulării), sau de hormonii adăugaţi la mediul de cultură, se dediferenţiează şi dobândesc capacitatea de a se divide. Această capacitate de dediferenţiere este specifică plantelor. Ulterior, unele celule dediferenţiate se pot rediferenţia, devenind celule specializate. Specializarea lor poate fi însă diferită de cea a celulelor din care provin.

More Related Content

724 1259311980

  • 1. Biotehnologii nepoluante in agricultura DefiniÅ£ie: Biotehnologia este un domeniu de activitate relativ nou, care pune într-un tot unitar ÅŸtiinÅ£ele biologice cu tehnologiile, în care se utilizează † procese biologice, † organisme biologice, † sau sisteme biologice în scopul obÅ£inerii de produse ÅŸi servicii destinate creÅŸterii calităţii vieÅ£ii societăţii umane. Biotehnologia include: † cunoÅŸtinÅ£e ÅŸi tehnici utilizate în scopul îmbunătăţirii caracterelor importante din punct de vedere economic la plante, animale ÅŸi micro-organisme (caractere utile pentru producÅ£iea vegetală, animală, pentru industria alimentară) † manipularea organismelor vii la nivel molecular (tehnologiei ingineriei genetice, sau tehnologia ADN recombinant) Biotehnologia cuprinde mai multe sub-discipline: † biotehnologii medicale ÅŸi terapia genică † biotehnologii farmaceutice (pentru obÅ£inerea compuÅŸilor bioactivi – vitamine, proteine, anticorpi); † biotehnologii agricole (pentru obÅ£inerea de noi organisme cu caractere economic valoroase (rezistenţă ÅŸi toleranţă la factori biotici ÅŸi abiotice, caractere importante pentru comercializare, pentru industriea alimentară) ÅŸi obÅ£inerea de plante modificate genetic † biotehnologii marine (pentru studiul compuÅŸilor activi ÅŸi posibilitatea utilizării lor in industrie, producere de medicamente, coloranÅ£i); † biotehnologii ecologice (pentru obÅ£inerea de compuÅŸi biodegradabili). Ca urmare, in sens larg, biotehnologia presupune valorificarea în practică a proceselor biologice ÅŸi a fost definită de OrganizaÅ£ia pentru Cooperare ÅŸi Dezvoltare Economică astfel: Biotehnologia cuprinde totalitatea tehnicilor care utilizează organisme vii, sau componente ale acestora în scopul obÅ£inerii de produse, sau a obÅ£inerii de produse modificate, pentru a ameliora plante ÅŸi animale, sau pentru a produce microorganisme cu utilizări specifice. Biotehnologia este considerată ÅŸtiinţă a viitorului care va asigura obÅ£inerea de produse naturale prin sisteme ÅŸi proceduri chimice ÅŸi industriale. Acest domeniu ar trebui să revoluÅ£ioneze viaÅ£a oamenilor ÅŸi să dovedească cum putem trăi mai bine ÅŸi cu mai puÅ£in stres. Scurt istoric al biotehnologiilor moderne DeÅŸi am avea tendinÅ£a de a considera biotehnologia ca fiind o ÅŸtiinţă nouă, rădăcinile sale vin urmă cu peste 6.000 de ani: † încă de acum 4.000 ani IC se utiliza laptele ÅŸi diferite produse lactate de către crescătorii de animale pentru obÅ£inerea de produse lactate (fermentatia lactică) † egiptenii foloseau drojdiile la prepararea de pâine ÅŸi obÅ£inerea vinurilor (fermentaÅ£ia acetică) † acum 2.000 ani IC egiptenii, sumerienii ÅŸi chinezii au perfecÅ£ionat metodele de fermentare pentru obÅ£inerea berii ÅŸi a produselor din brânză † 1.500 IC se folosea tehnica fermentaÅ£iei acetice pentru obÅ£inerea iaurtului, iar aztecii preparau un fel de prăjituri din alge
  • 2. † în 1861 chimistul francez Louis Pasteur descoperă ÅŸi explica principiul care sta la baza pasteurizării ÅŸi al sterilizării prin încălzire † Rol deosebit de important în evoluÅ£ia cunoÅŸtinÅ£elor l-au avut: - Teoria evoluÅ£iei enunÅ£ată de Charles Darwin în 1859 ÅŸi - Legile enunÅ£ate de Gregor Mendel în 1865 † 1902 formularea ipotezei totipotenÅ£ei celulei vegetale de către Gottlieb Haberlandt ÅŸi care a efectuat primele încercări de culturi in vitro (1921), este considerat fondatorul tehnicii de cultură in vitro † 1910 Thomas Hunt Morgan descoperă faptul că genele sunt localizate în cromozomi † 1914 Gerry Fitz Gerald obÅ£ine primul produs de antitoxină de la diptere, ceea ce a permis înfiinÅ£area primului Laborator de antitoxine în cadrul Universităţii din Toronto. Ulterior, acest laborator a devenit cel mai mare producător de vaccinuri din lume. † 1921 descoperirea insulinei la Universitatea din Toronto de către Banting, Best, Collip ÅŸi MacLeod - din 1922 se utilizează insulina în tratarea diabetului. † 1925 Se realizează primele culturi de embrioni proveniÅ£i de la hibrizi inter-specifici la genul Linum † 1928 Frederick Griffith descoperă procesul de transformare genetică ÅŸi explică modul în care are loc în mod natural transferul unei gene de la o suşă bacteriană la alta † 1934 White P. a reuÅŸit să menÅ£ină pe termen foarte lung o cultura de rădăcini de tomate † 1936 alÅ£i cercetători reuÅŸesc să menÅ£ină pe termen lung în medii artificiale diferite tipuri de Å£esuturi (calus) – Gautheret, Nobecourt ÅŸi White † 1941 microbiologul danez Jost A. Introduce termenul de inginerie genetică într-o lucrare despre reproducerea sexuală la drojdii † 1943 Oswald Avery, Colin MacLead and Maclyn McCarty într-un experiment cu bacterii au demonstrat că ADN poartă informaÅ£ia genetică a celulei † 1953 James Watson ÅŸi Francis Crick descriu structura dublu-helix a ADN † 1953 s-au obÅ£inut primele plante pornind de la o celulă (Muir) † 1956 realizarea culturilor în suspensie pentru producerea de metaboliÅ£i secundari † 1957 se descoperă faptul că este posibilă reglarea formării organelor vegetale prin modificarea raportului dintre auxine ÅŸi citochinine (Skoog ÅŸi Miller) † 1958 regenerarea embrionilor somatici în suspensii celulare la Daucus (Reinert ÅŸi Steward) † 1960 realizarea primelor fecundări in vitro la Papaver rhoeas (Kanta) †1960 Olah Hornykiewicz care descoperise cauza bolii Parkinson, pune la punct terapia cu L- Dopamină † 1961 sunt descoperite celulele stem hematopoetice †Propagarea vegetativă în vitro la plante, pornind de la meristeme, este utilizată tot mai mult în scop industrial – Orhidee (Morel) † 1964 obÅ£inerea primelor plante haploide din cultura de antere la Datura (Guha ÅŸi Maheshwari) † 1971 Regenerarea primelor plante întregi din cultura de protoplaÅŸti (Takebe) † 1970-4 Paul Berg, Stanley Cohen and Herbert Boyer descoperă modul de tăiere a moleculelor de ADN cu enzime de restricÅ£ie ÅŸi introduc tehnnica ADN recombinant † 1972 realizarea primei hibridări interspecifice prin fuziunea protoplaÅŸtilor la tutun (Carlson) † 1977 integrarea ADN plasmidial de la bacterii (Agrobacteriun tumefaciens) la plante (Chilton) † 1981 introducerea termenului de variaÅ£ie somaclonală (Larkin ÅŸi Scowcroft) † 1982 obÅ£inerea primului produs prin inginerie genetică, respectiv insulina umană în culturi de Escherichia coli modificate genetic. † 1984 Kary Mullis descoperă principiul PCR de polimerizare în lanÅ£ a fragmentelor de ADN † 1986 eliberarea în cultură a primelor plante modificate genetic la tutun † 1987 permiterea pentru prima data să se utilizeze microorganismele modificate genetic în scop experimental
  • 3. ï‚„ 1990 primul proiect internaÅ£ional HUMAN GENOME PROJECT care a avut ca scop identificarea ÅŸi secvenÅ£ierea genelor genomului uman ï‚„ numeroase proiecte internaÅ£ionale care au drept scop secvenÅ£ierea integrala a genomului princilalelor plante ÅŸi animale, de interes pentru om. 1994 AdministraÅ£ia pentru Alimente ÅŸi Medicamente ale Statelor Unite (FDA) a aprobat pentru comercializare primul produs modificat genetic: the Flavour Savour tomato (suc de tomate) a fost introdus în supermarket-urile din Marea Britanie. ReacÅ£ia cumpărătorilor din magazine a fost violentă, ca urmare produsul a fost scos rapid din magazine. 1996 FDA a aprobat medicamentul Biogen’s Avonex, un interferon utilizat în tratamentul sclerozei multiple în plăci, venitul realizat era de 1 milion $ annual. 1996 A fost clonată oaia Dolly. 1998 S-a reuÅŸit obÅ£inerea de culture stabile de cellule umane Stem. 2000 S-a anunÅ£at terminarea secvenÅ£ierii genomului uman – 3,15 miliarde de nucleotide. 2003 S-a permis finanÅ£area proiectelor de cercetare care au ca obiect de studio genomul uman în scopul înÅ£elegerii bazelor molecular ale bolilor la om. 2007 Craig C. Mello,de la University of Massachusetts ÅŸi Andrew Fire de la Stanford University au primit Premiul Nobel pentru descoperirea unui tip special de ARN care dezactivează genele. Biotehnologia integrează in procese productive ï‚„ cunoÅŸtinÅ£ele ÅŸi principiile generale ale disciplinelor fundamentale (citologie, biologie celulară ÅŸi moleculară, genetică, biochimie, embriologie) ï‚„ cunoÅŸtinÅ£ele ÅŸi principiile generale ale disciplinelor aplicative (ingineria chimică, tehnologia, robotica, bioinformatica). ÃŽn concluzie, biotehnologia reprezintă un domeniu care îmbină cunoÅŸtinÅ£ele despre: ï‚„ sistemele biologice ï‚„ utilizarea organismelor biologice ï‚„ utilizarea unor sisteme artificiale ÅŸi a unor compuÅŸi chimici în scopul obÅ£inerii unor produse biologice noi, sau îmbunătăţite, în cantitate suficientă ÅŸi de calitate incontestabilă. Biotehnologie înseamnă – utilizarea organismelor vii, sau a produselor lor în scopul îmbunătăţirii condiÅ£iilor de viaţă ÅŸi sănătate ale oaenirii, precum ÅŸi al menÅ£inerii ÅŸi imbunătăţirii condiÅ£iilor de mediului.
  • 4. Societatea umană a învăţat în timp despre tot ceea ce este viu ÅŸi ne înconjoară ÅŸi cum să utilizăm acest viu. Am învăţat ÅŸi am înÅ£eles treptat despre organismele vii, cum funcÅ£ionează acestea, cum se realizează controlul de la nivel celular la organism ca întreg. Din acest domeniu vast, în Biotehnologiile vegetale se utilizează organismele vegetale, care îşi exprimă totipotenÅ£a celulară în sisteme ÅŸi condiÅ£ii artificiale. Dinte aplicaÅ£iile practice ale biotehnologiilor vegetale, cele care până în prezent ÅŸi-au demonstrat eficienÅ£a, pot fi nominalizate : ï‚„ obÅ£inerea plantelor libere de virusuri ï‚„ obÅ£inerea plantelor hibride între specii sau genotipuri incompatibile, imposibil de obÅ£inut prin metodele traditionale de încruciÅŸare ï‚„ obÅ£inerea plantelor haploide ÅŸi dihaploide, imposibil de realizat prim metodele clasice ï‚„ obÅ£inerea plantelor transgenice care exprimă strict caractere de interes economic (cantitate, caliate, aroma, conÅ£inut în compuÅŸi-nutrienÅ£i utili, aspect comercial, rezistenţă la factori fizici ÅŸi biologici) ï‚„ obÅ£inerea eficientă a plantelor în procesul ameliorării prin controlul procesului de încruciÅŸare ÅŸi selecÅ£ia asistată de markeri a plantelor valoroase ï‚„ creÅŸterea producÅ£iei agricole prin multiplicarea clonală a soiurilor ÅŸi varietăţilor importante pentru societatea umană. ÃŽn concluzie putem spune că biotehnologia vegetală (agricolă) are importanţă deosebită pentru viaÅ£a noastră în prezent ÅŸi în viitor, iar datoria noastră este să perfectăm continuu acest domeniu. NoÅ£iuni ÅŸi principii de bază ale biotehnologiei vegetale Plantele sunt Organisme eucariote (eu = adevărat, carion = nucleu) Capabile de fotosinteză = convertesc energia luminoasă în energie chimică Autotrofe = sintetizează compuÅŸi organici complecÅŸi pornind de la compuÅŸi anorganici simpli - apă, CO2 ÅŸi săruri minerale Sunt organisme multicelulare complexe, alcătuite din diferite tipuri de celule ÅŸi Å£esuturi Se pot reproduce sexuat ÅŸi asexuat (vegetativ) Sunt organisme care nu se deplasează, ca urmare depind de un anumit mediu de viaţă ÅŸi sunt foarte sensibile la variaÅ£iile factorilor de mediu. Orice modificare a acestor factori determină modificarea programelor de dezvoltare ÅŸi de diferenÅ£iere celulară. Celulele vegetale au un program de diferenÅ£iere foarte flexibil, fiind apte, în anumite condiÅ£ii să regenereze organisme complete, aptitudine cunoscută sub numele de "totipotenţă celulară". TotipotenÅ£a celulei vegetale – proprietatea unei celule de a genera orice alt tip de celulă, până la organism întreg. Etapele diferenÅ£ierii, creÅŸterii ÅŸi dezvoltării plantelor
  • 5. A. De la celula iniÅ£ială la plantulă Corpul unei plante, format din milioane de celule specializate structural ÅŸi funcÅ£ional, ia naÅŸtere dintr-o singură celulă ca urmare a reproducerii vegetative, sau sexuate. a) La plantele cu capacitate de reproducere vegetativă, celula iniÅ£ială este în meristemele din organele preexistente. Aceste celule meristematice parcurg mitoze repetate (diviziuni egale ÅŸi repetate ale celulelor, fără modificarea cantităţii de ADN)), rezultând noi celule, Å£esuturi ÅŸi ulterior o nouă plantă. b) Meristemele sunt localizate - la vârfurile de creÅŸtere ale lăstarilor ÅŸi rădăcinilor (meristeme apicale) - în cambiul tulpinii ÅŸi scoarÅ£ei (meristeme laterale) - în frunze ÅŸi fructe. Celule meristematice iniÅ£iale (activate) diviziuni mitotice  organe noi  plantulă nouă Ex: formarea de novo a rădăcinilor ÅŸi/sau a lăstarilor din butaÅŸi de tulpină, rădăcină, frunză. ÃŽn cazul reproducerii vegetative  diferenÅ£ierea de noi Å£esuturi ÅŸi regenerarea de noi plante porneÅŸte de la un singur părinte (planta donatoare de organ)  noul organism (planta nouă regenerată) este rezultatul diviziunilor mitotice  iar noile plante (descendenÅ£a) rezultate sunt identice atât între ele, cât ÅŸi cu planta de origine. b) La plantele cu reproducere sexuată, celula iniÅ£ială numită ou, sau zigot este rezultatul unirii gameÅ£ilor în procesul fecundării. Această celulă parcurge mai multe diviziuni (prima asimetrică, urmată de mai multe diviziuni simetrice) rezultând formarea embrionului prin procesul numit embriogeneză zigotică. Embrionul parcurge mai multe etape de dezvoltare: - globular – o sferă multicelulară în care încep procesele de histogeneză - inimă – diviziunile celulare se direcÅ£ionează ÅŸi încep să fie vizibile cele două cotiledoane - torpedo – se alungesc cotiledoanele ÅŸi axul principal - cotiledonar – cotiledoanele sunt complet dezvoltate, iar la cele două extremităţi se găsesc meristemul apical al tulpinii ÅŸi cel apical al rădăcinii - maturare – se sintetizează proteinele de rezervă - deshidratarea ÅŸi latenÅ£a, proces care are loc simultan cu transformarea ovulului în sămânţă). Caracteristic pentru plante este faptul că se pot forma embrioni ÅŸi din celule somatice, care nu sunt produsul fuziunii gameÅ£ilor de sex opus. Procesul se numeÅŸte embriogeneză somatică ÅŸi implică parcurgerea aceloraÅŸi stadii de dezvoltare (globular, inimă, torpedo, cotiledonar, alungire
  • 6. ÅŸi maturare). Procesul embriogenezei somatice poate fi indus în condiÅ£ii experimentale de cultură în anumite tipuri de celule ÅŸi prezintă anumite particularităţi biochimice, fiziologice ÅŸi genetice. Pentru ca meristemele apicale să se activeze ÅŸi embrionul să-ÅŸi reia creÅŸterea, sămânÅ£a trebuie să germineze. Germinarea are loc în anumite condiÅ£ii de temperatură ÅŸi umiditate, pe seama rezervelor de hrană din endosperm ÅŸi cotiledoane. Celula ou (rezultat al meiozei ÅŸi fecundării)  embrion  stadii globular- inimă – torpedo – cotiledonar – maturare – latenţă  germinarea seminÅ£ei plantula ÃŽn cazul reproducerii sexuate  la originea noi plante sunt doi părinÅ£i, fiecare cu zestrea sa genetică (gameÅ£i haploizi de la ♀ ÅŸi de la ♂ rezultaÅ£i ca urmare a diviziunii meiotice)  noul organism este rezultatul diviziunilor mitotice din embrion  noile plante (descendenÅ£a) rezultate manifestă variabilitate datorită recombinării genetice din timpul formării gameÅ£ilor ÅŸi al fecundări Fiecare individ reprezintă rezultatul combinării întâmplătoare a gameÅ£ilor în procesul de fecundare. B. De la plantulă la planta matură Corpul unei plate este alcătuit în principal din trei organe: rădăcină, tulpină ÅŸi frunză. Aceste structuri complexe se formează prin activarea meristemelor care se formează în cursul proceselor de diferenÅ£iere. Celulele meristematice îşi păstrează capacitatea de a se divide prin mitoză pe tot parcursul perioadei de dezvoltare a plantei. Celulele meristematice au următoarele caracteristici: - nucleul mare, dispus central, cu nucleol voluminos - valoare mare a raportului nucleu/citoplasmă - vacuom redus - mitocondrii numeroase - plastide nediferenÅ£iate Pe măsură ce planta creÅŸte ÅŸi se dezvoltă, celulele meristematice se specializează, formând Å£esuturi, care alcătuiesc organe: rădăcină, tulpină, frunză, flori ÅŸi fructe. Un Å£esut este alcătuit din dintr-unul, sau mai multe tipuri de celule specializate. DiferenÅ£ierea celulară presupune o serie de modificări structurale corelate cu îndeplinirea unor funcÅ£ii specifice. Aceste modificări constau în:  creÅŸterea volumului celulelor  reducerea raportului nucleu/citoplasmă
  • 7.  dezvoltarea vacuomului  diferenÅ£ierea plastidelor  diferenÅ£ierea peretelui celular. Culturile in vitro la plante se caracterizează prin faptul că:  celulele meristematice îşi continuă, sau îşi reiau activitatea mitotică.  celulele diferenÅ£iate, (care în planta, în condiÅ£ii normale, nu se divid), stimulate prin rănire (în timpul manipulării), sau de hormonii adăugaÅ£i la mediul de cultură, se dediferenÅ£iează ÅŸi dobândesc capacitatea de a se divide. Această capacitate de dediferenÅ£iere este specifică plantelor. Ulterior, unele celule dediferenÅ£iate se pot rediferenÅ£ia, devenind celule specializate. Specializarea lor poate fi însă diferită de cea a celulelor din care provin.