ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Α. ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ
Πέρα από την παρασκευή τροφίμων και ποτών, η βιοτεχνολογία έχει συνεισφέρει και σε άλλους τομείς, όπως είναι η καταπολέμηση πολλών ασθενειών.
Για παράδειγμα, ο σακχαρώδης διαβήτης είναι μία από τις ασθένειες που ταλαιπωρεί μεγάλο αριθμό ατόμων σε όλο τον κόσμο. Οι διαβητικοί αντιμετωπίζουν σοβαρά προβλήματα υγείας, επειδή ο οργανισμός τους δεν μπορεί να συνθέσει μια πρωτεΐνη, την ινσουλίνη, ή τη συνθέτει σε ελάχιστες ποσότητες. Η μόνη λύση είναι να κάνουν ενέσεις ινσουλίνης κάθε μέρα. Καθώς όμως ο αριθμός των διαβητικών σε όλο τον κόσμο είναι μεγάλος, πρέπει να γίνεται μεγάλη παραγωγή ινσουλίνης από τις φαρμακοβιομηχανίες. Η ινσουλίνη είναι ορμόνη και παράγεται από το πάγκρεας. Μέχρι πρόσφατα λοιπόν την παίρναμε από το πάγκρεας βοοειδών και χοίρων, μετά τη σφαγή τους. Ωστόσο, η μέθοδος αυτή παρουσιάζει κάποια μειονεκτήματα:
Α. το κόστος παραγωγής αυτής της ινσουλίνης είναι μεγάλο,
Β.οι ποσότητες δεν είναι επαρκείς και προκαλεί αλλεργίες σε ορισμένα άτομα που τη χρησιμοποιούν.
Γ.Η εμφάνιση αλλεργιών οφείλεται στο γεγονός ότι η ινσουλίνη των βοοειδών και των χοίρων δεν είναι ακριβώς ίδια με την ινσουλίνη του ανθρώπου.
Η λύση θα ήταν η παραγωγή, με κάποιον τρόπο, ανθρώπινης ινσουλίνης σε μεγάλες ποσότητες και με χαμηλό κόστος. Σήμερα αυτό έχει επιτευχθεί. Οι επιστήμονες κατάφεραν να απομονώσουν το γονίδιο που ευθύνεται για την παραγωγή της ανθρώπινης ινσουλίνης και να το εισαγάγουν σε ένα βακτήριο. Το γενετικό υλικό αυτού του βακτηρίου έχει πλέον τροποποιηθεί, με αποτέλεσμα να μπορεί να παράγει ανθρώπινη ινσουλίνη. Καθώς το βακτήριο πολλαπλασιάζεται, προκύπτουν νέα βακτήρια που φέρουν επίσης το συγκεκριμένο γονίδιο. Δημιουργείται έτσι ένας πληθυσμός τροποποιημένων βακτηρίων που είναι πλέον σε θέση να παραγάγουν ινσουλίνη.
Αξιοποιώντας αυτή τη μέθοδο, μπορούμε, με χαμηλό κόστος, να παράγουμε μεγάλες ποσότητες ανθρώπινης ινσουλίνης και να προσφέρουμε λύση στο πρόβλημα πολλών εκατομμυρίων ανθρώπων. Με παρόμοιο τρόπο παράγονται και πολλές άλλες πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται για ιατρικούς ή εμπορικούς σκοπούς.
Το σύνολο των τεχνικών με τις οποίες μεταφέρεται γενετικό υλικό από έναν οργανισμό σε κάποιον άλλο ονομάζεται γενετική μηχανική.
Οι οργανισμοί που προκύπτουν με τις τεχνικές αυτές φέρουν κάποια νέα γενετικά (κληρονομήσιμα) χαρακτηριστικά που τους καθιστούν χρήσιμους στον άνθρωπο. Οι οργανισμοί αυτοί ονομάζονται γενετικά τροποποιημένοι. Οι κύριες εφαρμογές της γενετικής μηχανικής αφορούν την αντιμετώπιση ασθενειών και την αύξηση της γεωργικής και κτηνοτροφικής παραγωγής.
Από τη δεκαετία του ’80 και μετά αναπτύχθηκε η βιομηχανία παραγωγής προϊόντων από γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς. Τα προϊόντα αυτά ποικίλλουν και μπορεί να είναι τρόφιμα, φάρμακα, εμβόλια κ.ά. Επίσης, γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί (π.χ. βακτήρια) χρησιμοποιούνται ευρύτερα και για άλλους σκοπούς, όπως είναι ο καθαρισμός πετρελαιοκηλίδων, η καταπολέμηση των ζιζανίων στα χωράφια κ.ά.
Τα τελευταία χρόνια, περίπου 1.300 εταιρείες εργάζονται στον τομέα της βιοτεχνολογίας σε όλο τον κόσμο. Πολλά από τα προϊόντα που έχουν παραχθεί δεν ήταν επιτυχή ή είχαν μικρή εμπορική επιτυχία. Όμως έχουν σημειωθεί και πολύ σημαντικά επιτεύγματα μέσα από αυτή την προσπάθεια
Β. ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΘΕΡΑΠΕΙΑ- ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΦΑΡΜΑΚΩΝ , ΟΡΜΟΝΩΝ ΚΑΙ ΕΜΒΟΛΙΩΝ – ΓΕΝΕΤΙΚΑ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΦΥΤΑ
Τα τελευταία χρόνια, με τη χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος έχουμε εντοπίσει τα περισσότερα γονίδια του ανθρώπου. Κατορθώσαμε δηλαδή να βρούμε τη θέση κάθε γονιδίου στα χρωμοσώματα, καθώς και την αλληλουχία των βάσεών του. Με τον τρόπο αυτό κατορθώσαμε να εντοπίσουμε και «παθολογικά» γονίδια που ευθύνονται για συγκεκριμένες κληρονομικές ασθένειες. Η αξιοποίηση αυτών των γνώσεων μας δίνει τη δυνατότητα ακριβούς διάγνωσης ή και πρόγνωσης, αλλά και την ελπίδα της γονιδιακής θεραπείας.
Με τη γονιδιακή θεραπεία στοχεύουμε στην εισαγωγή του φυσιολογικού γονιδίου στον ασθενή, ώστε να εξασφαλίζεται η ομαλή λειτουργία του οργανισμού του.
Προς το παρόν, οι εφαρμογές της γονιδιακής θεραπείας είναι πολύ περιορισμένες. Η επιτυχία της δεν είναι πάντα εξασφαλισμένη και γι’ αυτό αντιμετωπίζεται με επιφύλαξη. Ωστόσο έχουν γίνει επιτυχείςφαρμογές σε ορισμένους ασθενείς και οι προσπάθειες συνεχίζονται. Στο μέλλον είναι πιθανό η γονιδιακή θεραπεία να εφαρμόζεται και σε έμβρυα, αν έχει διαπιστωθεί ότι φέρουν «παθολογικά» γονίδια.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα ορμόνης που έχει παραχθεί με τη βοήθεια της γενετικής μηχανικής είναι η ινσουλίνη. Yπάρχουν όμως και πολλές άλλες ουσίες (π.χ. αντιβιοτικά, εμβόλια κ.ά.) που παράγονται με αυτόν τον τρόπο, ενώ γίνονται προσπάθειες να παραχθούν ακόμη περισσότερες. Για την παραγωγή τους χρησιμοποιούνται γενετικά τροποποιημένα βακτήρια. Γίνεται ωστόσο προσπάθεια να παράγονται και από άλλους οργανισμούς, όπως πρόβατα ή αγελάδες. Η γενετική μηχανική έχει επεκταθεί και στη δημιουργία γενετικά τροποποιημένων φυτών. Τα φυτά αυτά περιέχουν πλέον γονίδια άλλων οργανισμών, με αποτέλεσμα να εμφανίζουν νέες επιθυμητές ιδιότητες και να παράγουν διάφορες χρήσιμες ουσίες.
Για να αντιληφθούμε τη σημασία αυτών των εφαρμογών, αρκεί να φανταστούμε ότι στο μέλλον μπορεί
Α. κάποιος να εμβολιάζεται κατά μιας συγκεκριμένης ασθένειας καταναλώνοντας γενετικά τροποποιημένες πατάτες.
Β. Επίσης, μπορεί στο μέλλον, με τη βοήθεια της γενετικής μηχανικής, ένας διαβητικός να προσλαμβάνει την απαραίτητη ποσότητα ινσουλίνης, εισπνέοντας ινσουλίνη που έχει παραχθεί από ένα γενετικά τροποποιημένο οργανισμό.
Η δημιουργία γενετικά τροποποιημένων φυτών είναι πραγματικότητα εδώ και αρκετά χρόνια χάρη στις μεθόδους της γενετικής μηχανικής. Στα φυτά αυτά έχουν προστεθεί γονίδια που, για παράδειγμα, τα καθιστούν ανθεκτικά σε ορισμένα παράσιτα. Όταν καλλιεργούμε τέτοια φυτά, δεν χρειάζεται να κάνουμε χρήση παρασιτοκτόνων. Η σοδειά μας δεν κινδυνεύει, τουλάχιστον από τα παράσιτα, το κόστος παραγωγής μειώνεται και το προϊόν φτάνει στον καταναλωτή σε χαμηλότερη τιμή.
ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΑΠΌ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΕΠΙΤΕΥΓΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ – ΒΙΟΗΘΙΚΗ
Οι δυνατότητες της νέας γενετικής είναι τόσες, που πολλοί πιστεύουν ότι ακόμα δεν έχουμε καν φανταστεί τι μπορεί να συμβεί στο μέλλον. Η γενετική μηχανική, για παράδειγμα, προσφέρει αναμφισβήτητα πολλά πλεονεκτήματα, ιδιαίτερα στον τομέα της γονιδιακής θεραπείας και στη βελτίωση της παραγωγής τροφίμων.
Όμως προκύπτει και έντονος προβληματισμός με ηθικές και νομικές προεκτάσεις. Για παράδειγμα,
Α.η δυνατότητα να προβλέπουμε την πιθανή μελλοντική εκδήλωση κάποιας γενετικής ασθένειας σε ένα άτομο έχει πάντοτε θετικές συνέπειες για το άτομο και την οικογένειά του; Πώς θα αντιμετωπίσει ένα μελλοντικό ασθενή μια ασφαλιστική εταιρεία;
Β.Ακόμη, έστω ότι καταφέρνουμε να κατασκευάσουμε ένα γενετικά τροποποιημένο ιό που θα μεταφέρει το φυσιολογικό γονίδιο της ινσουλίνης και να τον εισαγάγουμε σε ένα διαβητικό άτομο. Φυσιολογικά, ο ιός αυτός θα παραμείνει στα κύτταρα του παγκρέατος. Το πλεονέκτημα είναι ότι ο ασθενής θα θεραπευτεί. Τι θα συμβεί όμως αν, κατά τύχη, ο ιός μολύνει και άλλα κύτταρα του οργανισμού;Επίσης, δεν μπορεί να αποκλειστεί η πιθανότητα μετατροπής του ανενεργού ιού σε παθογόνο.
Τέλος, είναι ηθικό να έχουμε τη δυνατότητα να τροποποιούμε «κατά παραγγελία» τα κληρονομικά χαρακτηριστικά ενός ατόμου; Ποιο θα είναι το αποτέλεσμα στην περίπτωση που κάποιος θελήσει να εισαγάγει σε ένα έμβρυο γονίδια για συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που φυσιολογικά το άτομο δεν διαθέτει, όπως γονίδια για ξανθά μαλλιά, γαλανά μάτια, γονίδια που σχετίζονται με τον βαθμό ευφυΐας κτλ.;
Παρόμοιοι προβληματισμοί αναπτύσσονται και σε ό,τι αφορά τη δημιουργία και την απελευθέρωση στο περιβάλλον γενετικά τροποποιημένων οργανισμών, ιδίως φυτών. Πώς θα επηρεάσουν τους άλλους οργανισμούς που ζουν στο ίδιο περιβάλλον; Θα διαταραχθεί η ισορροπία του περιβάλλοντος; Όταν στο παρελθόν ένα είδος εισήχθη σε ένα οικοσύστημα από τον άνθρωπο, οι συνέπειες, τις περισσότερες φορές, ήταν αρνητικές.
Οι προβληματισμοί που προκύπτουν από τις εφαρμογές της σύγχρονης βιολογίας και γενετικής εξετάζονται από τον επιστημονικό κλάδο της βιοηθικής. Η βιοηθική ασχολείται με τα θέματα ηθικής που έχουν σχέση με όλες τις μορφές ζωής. Στοχεύει στη διατύπωση γενικών κανόνων σε σχέση με τις πρακτικές που εφαρμόζουμε, με σκοπό την ειρηνική ανάπτυξη της ανθρωπότητας και την αρμονική συνύπαρξή μας με το περιβάλλον.
ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Α. Στις παρακάτω ερωτήσεις να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στην σωστή απάντηση
1. Ο σακχαρώδης διαβήτης αποτελεί σημαντικό πρόβλημα υγείας διότι
α. μέχρι πρόσφατα ήταν μέτριας ποιότητας τα σχετικά φάρμακα
β. είναι σοβαρή νόσος
γ.πάσχουν πολλά εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο
δ. όλα τα προηγούμενα
2. στους διαβητικούς το πρόβλημα είναι ότι ο οργανισμός τους
α. δεν παράγει αρκετή ινσουλίνη
β. δεν παράγει αρκετό πάγκρεας
γ. δεν παράγει αρκετή ινσουλίνη ή πάγκρεας
δ. δεν παράγει αρκετή ινσουλίνη και πάγκρεας
3. η ινσουλίνη
α. είναι μια πρωτείνη β. είναι μια ορμόνη γ. παράγεται από το πάγκρεας
δ. όλα τα προηγούμενα
4. η πιο σύγχρονη μέθοδος παραγωγής ινσουλίνης είναι από
α. βοοειδή β. χοίρους γ.γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς
δ. όλα τα προηγούμενα
5.οι μέθοδοι τροποποίησης του γενετικού υλικού οργανισμών ονομάζονται
α.βιοτεχνολογία β.γενετική μηχανική γ. γενετική τροποπόιηση δ. όλα τα προηγούμενα
6. γενετικά τροποποιημένος οργανισμός είναι αυτός που
α. διαφέρει από τους προγόνους του β. έχει νεα χαρακτηριστικά
γ. χάρη στην γενετική μηχανική έχει νέα κληρονομήσιμα χαρακτηριστικά
δ. χρησιμεύει στη βιοτεχνολογία
7. οι κύριες εφαρμογές στην γενετική μηχανική σχετίζονται με
α.την αντιμετώπιση ασθενειών του ανθρώπου
β. την αύξηση της φυτικής παραγωγής
γ. την αύξηση της κτηνοτροφικής παραγωγής
δ. όλα τα προηγούμενα
8. η χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος είναι
α. η ανακάλυψη της θέσης και της αλληλουχίας των ανθρώπινων γονιδίων
β. η κατασκευή ενός χάρτη από γονίδια
γ. η πιο σύγχρονη επιτυχία της Γεωγραφίας
δ. όλα τα προηγούμενα
9.κατά την γονιδιακή θεραπεία
α.αντικαθίσταται ένα παθολογικό γονίδιο από ένα φυσιολογικό
β. διορθώνεται ένα παθολογικό γονίδιο
γ. προστίθεται ένα φυσιολογικό γονίδιο στο γονιδίωμα
δ. εξουδετερώνεται ένα παθολογικό γονίδιο
10. η γονιδιακή θεραπεία είναι μια μέθοδος με
α.πολλές επιτυχίες β.πολλές δυνατότητες γ.περιορισμένες δυνατότητες
δ.ελάχιστες δυνατότητες
11. επιτυχία στον τομέα της αντιμετώπισης ασθενειών με μεθόδους από γενετική μηχανική αποτελεί η σύνθεση
α. αντιβιοτικών β.εμβολίων γ.ινσουλίνη δ. όλα τα προηγούμενα
12. χάρη στη γενετική μηχανική μπορεί να τροποποιηθούν
α. βακτήρια β.ζώα γ,φυτά δ. όλα τα προηγούμενα
13. η πιο έγκαιρη εφαρμογή γονιδιακής θεραπείας είναι
α. μόλις γεννιέται το άτομο β. μόλις εκδηλωθεί η ασθένεια
γ. μόλις ενηλικιωθεί το άτομο δ. στα έμβρυα
Δ. Να συμπληρώσετε με τις κατάλληλες λέξεις τα κενά στις παρακάτω προτάσεις
Α. ο …………….. ……………..οφείλεται στην ανεπαρκή παραγωγή από το ………………..της ………………..(πρωτείνη που λειτουργεί ως …………….)
Β. εδώ και λίγα χρόνια οι διαβητικοί χρησιμοποιούν ……………………..που προέρχεται από ………………….βακτήρια , χάρη στις μεθόδους της …………
Γ. με τη ……………… ………………..μεταφέρεται γενετικό υλικό από έναν οργανισμό σε κάποιον άλλο
Δ. ο εντοπισμός της θέσης και της αλληλουχίας των ………………του ανθρώπου στο γονιδίωμα του είναι αποτέλεσμα της …………………του ανθρώπινου ………………….
Ε. με την ………………… …………………γίνεται προσπάθεια να εισαχθεί το φυσιολογικό γονίδιο σε κάποιο άτομο που πάσχει από …………….ασθένεια
Στ τα γενετικά τροποποιημένα ……………..έχουν αυξημένη αντοχή στα παράσιτα
Ε. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ( με το γράμμα Σ) ή ως λανθασμένες ( με το γράμμα Λ)
| ΠΡΟΤΑΣΗ | Σ/Λ |
| 1.η παραγωγή ινσουλίνης από βοοειδή και χοίρους δεν ήταν αρκετή για τις ανάγκες των διαβητικών αν και καλής ποιότητας | |
| 2. το πρόβλημα της παραγωγής αρκετής και ποιοτικής ινσουλίνης λύθηκε όταν ανακαλύφθηκαν γενετικά τροποιημένα βακτήρια που την παράγουν | |
| 3. με την γενετική μηχανική μπορεί να μεταφερθούν σε έναν οργανισμό γονίδια από άλλον του ίδιου ή διαφορετικού είδους | |
| 4. με την γονιδιακή θεραπεία προν το παρόν αντιμετωπίζονται όλες οι κληρονομικές ασθένειες αλλά όχι οι υπόλοιπες | |
| 5. προς το παρόν η γενετική μηχανική έχει εφαρμοστεί περισσότερο σε φυτά και ζώα | |
| 6. οι γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί δίνουν καλύτερης ποιότητας αλλά ακριβότερα προϊόντα |
ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΑΠΌ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΕΠΙΤΕΥΓΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ – ΒΙΟΗΘΙΚΗ
Ε. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ( με το γράμμα Σ) ή ως λανθασμένες ( με το γράμμα Λ)
| ΠΡΟΤΑΣΗ | Σ/Λ |
| 1. η ανάπτυξη της γενετικής μηχανικής είναι επικίνδυνη | |
| 2. σε κάθε περίπτωση η διάγνωση μιας ασθένειας πρέπει να γίνεται διακριτικά και να μην γνωστοποιείται γενικότερα | |
| 3. η χρήση ορισμένων μεθόδων στην γενετική μηχανική μπορεί να είναι επικίνδυνη και για τον ίδιο τον ασθενή που πρέπει να βοηθηθεί | |
| 4. οποιοδήποτε από τα χαρακτηριστικά ενός ατόμου μπορεί να χρειάζεται να τροποποιηθεί γενετικά | |
| 5. οι γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί είναι ακίνδυνοι για τα οικοσυστήματα | |
| 6. η βιοηθική είναι κλάδος της φιλοσοφίας που στοχεύει στην ειρηνική και αρμονική με το περιβάλλον ανάπτυξη της ανθρωπότητας |