--FOOD BIOCHEMISTRYFOOD BIOCHEMISTRY--Department of Food Science
University of Naples "Federico II"
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Una definizione di “Biotecnologie”
“le biotecnologie possono
essere sinteticamente
definite come ogni tipo di
tecnica che utilizza
organismi viventi o parte
di essi per fare o
modificare prodotti, per
migliorare piante e animali
oppure per sviluppare
microrganismi per usi
specifici”
Le prime testimonianze di processi biotecnologici
risalgono al 6000 a.c. con la produzione di vino e
birra seguiti poi dalla produzione di pane, formaggi
e derivati del latte. (Biotecnologie di Processo)
Venivano anche selezionati cani più abili o
suini più grassi oppure piante più resistenti
o più produttive.(Biotecnologie Zootecniche)
L’uomo ha usato la tecnica del “tentativo/errore”
per migliorare la propria vita usando processi di cui
non conosceva le leggi.
La scoperta del gene e delle tecniche di
manipolazione ha aumentato le possibilità
di avere nuovi prodotti o applicazioni.
Tappe delle Biotecnologie•1866 Mendel e gli esperimenti sui piselli•1885 Pasteur e vaccino anti-rabbia•1928-29 Fleming e la penicillina•1933 Morgan riscopre le leggi di Mendel•1953 Watson e Crick doppia elica•1959 Comprensione replicazione del DNA•1960-69 Traduzione e sintesi proteica•1963 Sintesi chimica dei peptidi•1967 Cristallografia delle proteine•1971-73 DNA ricombinante•1975 Primo anticorpo monoclonale•1976 Diagnosi molecolare prenatale•1977 Sequenziamento del DNA 1978
Espressione di geni umani in batteri (insulina)
•1981 Primi animali transgenici (ratti, etc)•1982-85 Prime piante OGM (pomodoro)•1985 Messa a punto della PCR 1987
Pianta OGM resistente ad insetti•1988 Progetto Genoma Umano•1990 Prime direttive europee su OGM•1994 Pomodoro OGM a lenta maturazione•1996 Pecora Dolly clonata in Scozia •1998 Brevetto biotecnologico•1999 Terapia genica contro il cancro
•Medicina•Zootecnia•Agricoltura•Industria•Energia e Ambiente
In Agricoltura le piante selvatiche sono poco diffuse; lo stesso mais odierno, Tripsacum, dava in origine solo 10-20 semi per pianta con un guscio duro e somigliava ad un filo d’erba:•Pianta non produttiva•Pianta poco valida per la nutrizione
Oggi il mais porta circa 1000 chicchi a pannocchia e sono molto più digeribili rispetto al passato.
IN QUALI CAMPI SI APPLICANO LE BIOTECNOLOGIE ?
I Paesi maggiormente coinvolti nel mondo nell’utilizzo degli OGM sono:
USA, Sud America, CanadaDal 1998 al 1999 la superficie è
cresciuta del
43,5 %Ettari coltivati nel mondo 39,9 milioni
Fra i nuovi paesi in arrivo si trovano:la CINA e l’INDIA
Paesi dell’Unione Europea:
NO alla sperimentazione
SI alla importazione di OGM
Come si è arrivati alle Biotecnologie ?
Dal 1985 si è aggiunta come strumento la possibilità di integrare pezzi di genoma di altri organismi
L’uomo è tale perché i geni che possiede sono differenziati in un
certo modoUn suo gene può funzionare in un altro organismo se inserito bene:Es.: insulina per il metabolismo zuccherino espressa nei lieviti
12000 anni agricoltura convenzionaleUltimi due secoli si sono usati:•Incroci tra piante sessualmente compatibili;•Selezione di mutanti
Riso Carnaroli in Italia è sensibile al parassita Pyricularia oryzae L’incrocio con altre specie non fornisce il Carnaroli (genoma diverso organismo diverso riso diverso) come evitare le perdite sino al 100% del raccolto ?
La selezione di mutanti del riso resistenti al parassita ha prodotto specie sensibili ad altri patogeni e dunque poco utili per i raccolti.
L’inserimento del gene B32 del mais o AFP di Aspergillus risolverebbe il problema creando un Carnaroli resistente al parassita.
Esempio di applicazione:
Per ora i geni inseriti sono promotori che accendono il DNA, ma sono tutti “costitutivi” ovvero il gene sotto controllo è sempre attivato.
Negli animali superiori i geni sono “inducibili” ovvero si accendono dopo stimoli es. luce, temperatura etc.
Es nel mais Bt il gene 35S induce la produzione di tossina Bt (Bacillus thuringiensis), ma ciò può essere indesiderato perché la tossina Bt si accumula.
Obiettivo: esprimere tossina Bt solo quando, dove serve e nelle quantità giuste.
Le metodologie utilizzate per ingegnerizzare gli organismi sono:
•l’uso dell’Agrobactrium tumefaciens
•il bombardamento con particelle d’oro accellerate (metodo balistico).
Esiste un riso Bt capace di esprimere albumina umana, antitrombina III e alfa-1-antitripsina.
I rischi delle BiotecnologieL’agricoltura è di per se una cosa non naturale perché comporta:•Distruzione di foreste;•Modifica dell’ambiente;•Riduzione della biodiversità;•Inquinamento ambientale.
Nessuna tecnologia è esente da rischi e da problemi, la domanda da porsi é:
Il rischio vale la candela ?Ovvero i benefici ottenuti
superano i rischi ?
Per l’agricoltura convenzionale la risposta sinora è stata SI.
Le piante transgeniche comunque NON possono essere innocue del tutto.
Quali rischi sono possibili:•Effetti tossici sull’uomo;•Danni all’ambiente;•Inutilità per i paesi ricchi;•Gestione commerciale;•Incapacità di risolvere la fame nel
mondo
Gli OGM scatenano allergie:
Il 2-4% dei bambini e l’1-2 degli adulti è
allergico a soia, latte, farina, riso,
arachidi, crostacei etc
Le legislazioni dei paesi produttori
salvaguardano ciò evitando la vendita
di prodotti che possono contenere
proteine “allergeniche” se l’organismo
di partenza è allergenico.
Inoltre sono valutati i parametri chimico-fisici delle proteina espressa e gli effetti del gene esogeno sulla produzione degli allergeni della piante ospite.Infine si fanno saggi in vitro e in vivo per accertare che non siano proteine allergeniche prodotte e accumulate.
Esempio:
una varietà di soia OGM con un gene di noce brasiliana pur essendo nutrizionalemente migliorata la soia OGM produceva reazioni allergiche tipiche dell’albumina.
Il prodotto è stato ritirato dal commercio !!!!!!
Si può ridurre il potenziale allergenico di una pianta inserendo un gene “antisenso” nella pianta. Ovvero il gene responsabile dell’allergia con le basi capovolte nella sequenza ciò annulla l’attività del gene allergenico.
Altro rischio paventato è di creare resistenze indesiderate agli antibiotici es kanamicina, neomicina etc.
Gli antibiotici servono per “trovare” tra le tante cellule quelle trasformate, diventate resistenti agli antibiotici, mentre le non-OGM sono sensibili e periscono.
Il rischio è il passaggio di tale resistenza ai nostri batteri intestinali.
Ciò è altamente improbabile; nel nostro intestino ci sono miliardi di batteri che mutano continuamente per cui le resistenze agli antibiotici sono sempre presenti, ma manca la spinta selettiva ovvero non ingeriamo gli antibiotici usati per selezionare gli OGM. Nel nostro DNA NON ci sono geni di vacca oppure di mele eppure ingeriamo tutti i giorni carne e frutta.
Il 50% degli antibiotici è usato in zootecnia e con carni crude e/o insaccati convogliamo molti batteri resistenti agli antibiotici e selezionati dagli animali.
Oggi si tende ad usare terreni selettivi contenenti zuccheri e non antibiotici.
Un quesito è se possono le piante OGM involontariamente trasmettere per riproduzione sessuata ad altre piante il loro gene acquisito ?
•Usare piante maschio sterili;•Non consentire coltivazioni non-OGM vicino ad OGM;Attraverso i semi è possibile trasmettere caratteri OGM, ma i semi di piante non coltivate non possono competere con piante selezionate naturalmente.
SISI SI
SI può evitare facendo:-Integrare il gene nel DNA del cloroplasto (molte piante trasmettono i cloroplasti per via materna per cui il polline non è OGM);
Gli OGM non riducono la biodiversità.
A ridurla è stato l’uomo per aspetti commerciali; le specie più produttive sono favorite per il mercato e oggi ci sono solo 3-4 specie di mele rispetto alle 200 varietà di un secolo fa.
Le biotecnologie restituiscono terreno
alle foreste aumentando la biodiversità naturale.
L’agricoltura biologica elimina i fertilizzanti
e i prodotti chimici, ma non può eliminare
i problemi legati a virus, funghi etc.
Le biotecnologie non possono risolvere
tutti i problemi; la soluzione è in una
sinergia delle due.
L’inserimento dei geni per ora avviene in
siti casuali del genoma con il timore di
attivare o inattivare altri importanti geni
della pianta.
Si potrebbe inserire il gene per esempio
nei portainnesti delle piante (mele, uva etc)
rendendoli abili a crescere in zone aride e
tc e non nella parte vegetativa della pianta
dove si ha il raccolto.
