Ekofiziologija

1. UVOD

Genetička modifikacija, u najširem smislu, može da podrazumeva svaku promjenu u 

genomu, što može da bude posledica rekombinacije roditeljskih gena u potomku, a dobija 

se ukrštanjem roditeljskih parova – hibridizacijom u postupku oplemenjivanja i selekcije 

organizama. Promene genoma mogu da budu i promene u broju hromozoma, ili krupnije 

promene   u   njihovoj   strukturi,   što   se   dobija   tehnikama   citogenetike.   Genetička 

modifikacija može da bude izvedena na nivou gena , ili manje grupe gena, tehnikama 

molekularne   genetike,   odnosno   genetičkog   inženjeringa.  Svi   organizmi   dobijeni   na 

navedene načine mogu se smatrati genetički modifikovanim. To nas navodi na zaključak 

da nazivi koji se koriste da opišu organizme sa genskim promenama o kojima je ovde reč, 

možda i nisu najsrećnije odabrani. Ne ulazeći u šira razmatranja, može se reći da se pod 

genetički modifikovanim organizmima (GMO) podrazumevaju oni, kojima je genski sastav 

izmenjen na način koji se nikada ne bi desio klasičnim razmnožavanjem, ili prirodnom 

rekombinacijom   postojećih   gena   vrste.   Ovim   genetički   modifikovanim,   ili   transgenim 

organizmima genetička struktura je izmenjena na način koji se  nikada ne bi desio u 

prirodi.  Genske   konstrukcije   kojima   je   izmenjen   genom   domaćina   najčešće   potiči   od 

sasvim  nesrodnih  vrsta,  čime  se  poništavaju  sve  granice  u  prirodnom  genskom  toku 

izmena naslednih informacija. Mesto kreacije GMO je labaratorija. Oni su tako genetički 

inženjerovani da u svojoj DNK sadrže strani gen, ili gene koji je unešen labaratorijskim 

metodama i tehnikama. Izvori gena kojim se manipuliše u DNK domaćina se nalaze u 

biljnom svetu, kao i u svetu mikroorganizama, insekata i životinja, uključujući i ljude.

        Stotinama godina su farmeri, vrtlari i stočari vršili selekciju biljaka i životinja, kako bi 

prenjeli željene osobine. Ako bi jedna biljka imala veći plod, a druga bolju stabljiku ili 

korjen, u okviru iste vrste bi ih ukrštali da dobiju biljku koja ima i bolju stabljiku i bolji 

plod   i   korjen.To   su   bile   poznate   stare   sorte   biljaka   i   životinja...sasvim   prirodne   i 

zdrave.Ponekad će nasleđene osobine potomstva ispuniti želje uzgajivača, a ponekad neće 

doći do željne kombinacije jer je priroda imala druge planove.Genetski inženjering otvorio 

je mogućnost mešanja gena različitih vrsta i to bez jasnog znanja o ishodu! Gene za svoju 

transgenu mešavinu mogu tražiti bilo gde - u virusima,bakterijama, biljkama, životinjama, 

pa čak i u ljudima - a one gene koji ne postoje u prirodimogu stvarati u laboratorijama. 

Dakle bukvalno je postalo moguće spajanje gena virusa, bakterije, čoveka, biljke iživotinje 

– u jedan živi organizam, koji često zovu transgeni ili genetski modifikovan GM. Zapravo 

se ne zna kakve će osobine imati ovo biće (a svakako je biće ), niti kakve sve posledice 

mogu nastati usled primene ove tehnologije na zdravlje ljudi, biljaka i životinja I ukupno 

pojmljiv svijet. Oni pokušavaju da iz tržišnih razloga genetskim manipulacijam, izmene 

životne procese nasleđivanja na planeti. Takva nauka nije holistička, već veoma loša 

nauka - redukcionistička. Ovi naučnici su pokrenuli i brojna etička pitanja, koja nisu sfera 

njihovog   delovanja.Putem   masovnih   medija   koje   su   dobro   potplatili,   multinacionalne 

biotehnološke kompanije, koje ubiru dobit na obmani, odaslale su vrlo uverljivu poruku 

prema kojoj je biotehnologija čudo koje će rešiti problem gladi u svetu, smanjiti upotrebu 

pesticida ili izlečiti bolesti čovečanstva. Postavlja se čuveno pitanje - “Dali je baš tako?” 

1

2.  Genetski bioinženjering

Dok se širom sveta sve češće eksperimentiše sa genetskim kodom biljaka i životinja i 

stvaraju nove vrste, još se vode polemike šta se dobija ukrštanjem različitih organizama. 

Ono što je doskora bilo moguće samo u filmovima, desilo se i u stvarnosti, a na vlastima je 

da   odluče   šta   sa   genetski   modifikovanim   organizmima   (GMO),   koji   sve   više   postaju 

neminovnost,bilo direktno kao hrana ili kao njeni sastojci.

GMO su oni proizvodi kod kojih je izmenjen dio genetskog materijala odnosno DNK, 

prenosilac   naslednih   osobina.   Prvo   se   krenulo   s   nižim   organizmima,   bakterijama   i 

virusima, akasnije se prešlo na niže, pa na više biljke i, na kraju, na životinje i čoveka. 

Tako se, recimo,presađivanjem gena koji utiče na veličinu mogu dobiti mnogo veće biljke, 

ili mnogo krupniji I slađi plodovi nego što bi, inače, u normalnim uslovima bili. 

Iako zagovornici genetski modifikovane hrane tvrde da opasnost po zdravlje ne postoji I 

da kod ljudi koji su uzimali takvu hranu nisu uočeni nikakvi zdravstveni problemi, iz 

suparničke ekipe upozoravaju na to da je prošlo malo vremena od početka uzgajanja i 

korišćenja genetski modifikovanih vrsta i da je pitanje kakve će biti posledice na duže 

staze. 

U ovom radu se nastoji prikazati bio inženjering kao jedan od najdaljih dometa ljudske 

nauke sa aspekta već dokazanih dobrobiti ali isto tako i kontroverzi koje su u zadnjim 

godinama   izuzetno   prisutne   pri   čemu   se   dobrobit   jedne   naučne   discipline,   njene 

eksperimentalne vrednosti i prakse dovodi u dodir sa moralnim, etičkim, humanim pa I 

religijskim   vrednostima   i   stavovima   ljudskog   društva   i   dosadašnjih   postignuća,   kroz 

prizmu negativnih, sumornih predviđanja do krajnje zabrinutosti za biološki opstanak 

čovečanstva. 

Upravo, naredni redovi, a nisu malobrojni, govore o zabrinutosti, u prvom redu unaučnim 

krugovima,   o   posledicama   nekontrolisanih   i   čak   i   rizičnim   projektima   koji   već   u 

pojedinim segmentima pokazuju veoma poražavajuće posledice. Brojni su i autoritativni 

stavovi   od   kompetentnih   naučnika   i   institucija   koje   krajnje   upozoravajuće   govore   o 

2

ćelijama   sisara   da   proizvode   željeni   -   ljudski   -   protein,   one  trebaju   da   se   genetski 

modifikuju. 

Genetske manipulacije ćelijama sisara ("transfection") je mnogo teže nego kod bakterija. 

Posljednjih godina broj transfection strategija je razvijen, među metodama koje se koriste 

za (polu-) sintetičke polimere. Kontrolisana i uspješna transfection  strategija je ne samo 

osnova za proizvodnju rekombinantnog proteina, već još više za gensku terapiju. Značajna 

pažnja   stoga   je   posvećena   razvoju   sintetičkih   polimera   kao   vozila   za   isporuku   gena. 

Genska terapija je drugi domen gdje je delotvornost prenosa gena važna. Mnoge ozbiljne 

ljudske bolesti  uzrokovane genetskim defektom koji su vođeni zbog izraženog ispod-ili 

nad   nivoa   odgovarajućeg   proteina.   Pacijenti   mogu   biti   trajno   izliječiti   ako   im   se 

nedostajući geni mogu preneti u funkcionalnom obliku u pitanju organa. Dostava gena na 

određena tkiva mogla bi postati najdelotvornija u medicinskim tretmanima u budućnosti, 

ali zbog očiglednih razloga, uspostavljanje vrlo siguranih i dobro kontrolisanih metoda za 

isporuku gena je važan imperativ

4. Uloga Bio-procesnog inženjerstva u poljoprivredi i prehrambenoj 

industriji

Biotehnologija je proizvodna primena živih bića i njihove aktivnosti, tj. upotreba bioloških 

struktura u proizvodne svrhe. To je do skora neuobičajen metod proizvodnje ili prerade 

biomase, ali isto tako i proizvodnje energije. 

Klasične   biotehnologije   koristile   su   se   prirodnim   (tj.   celim)   organizmima   u   procesu 

proizvodnje (vinarstvo, pivarstvo, pekarstvo, itd.), dok se sada ide ka primeni produkata 

organizama (npr. enzima) u proizvodne svrhe, ali isto tako i na usmereno prekrajanje 

živih bićada bolje odgovore zahtevima industrijske proizvodnje. 

Prerada   bioloških   produkata   označena   je   kao   bioinženjering,   a   kada   se   prepravlja 

genetička struktura organizama, tada se primenjuje genetičko inženjerstvo koje danas 

postaje izuzetno značajno. 

Pod   genetičkim   inženjerstvom   se   podrazumeva   takvo   manipulisanje   genetičkim 

materijalom   kada   se   on   prenosi   iz   jednog   živog   sistema   u   drugi,   tako   da   se   dobije 

organizam   sa   drugačijim   kombinacijama   gena.   Pri   tome   postoji:   1)   gensko,   2) 

hromozomsko ili 3)genomsko inženjerstvo, zavisno od toga koji deo genetičkog materijala 

se prenosi (manjidelovi DNK, hromozomi, ili cele garniture hromozoma).

Gensko   inženjerstvo   se   sastoji   u   novom   kombinovanju   (tj.   rekombinaciji)   delova 

različitihili istih molekula DNK željenih organizama u epruveti, delovanjem specifičnim 

enzimima (restrikcioni enzimi) koji su sposobni da na određenim mestima sjeku ove 

molekule. Krajevi takvih odsečaka su ljepljivi i lako se ugrađuju u druge molekule DNK, 

stvarajući tzv.rekombinantnu DNK. Gensko inženjerstvo se, prema tome, sastoji u isecanju 

specifičnog genskog segmenta, najčešće iz nekog više ćelijskog organizma i u njegovom 

ugrađivanju u drugu ćeliju, npr. bakterije, u kojoj se očekuje da će ostvariti još efikasniju 

proizvodnju željenog produkta (tj. specifičnog proteina). 

Kao   najčešći   bioreaktori   za   prijem   stranih   gena   služe   bakterijske   ćelije   vrsta 

Escherichiacoli,   Bacillus   subtilis,   Rseudomonas,   Streptomyces   ,   kao   i   neke   druge.   U 

4

njihovim kulturama je već do sada stvoren čitav niz polipeptidskih hormona, ali i drugih 

proteina, koji se mogu proizvesti u znatno većoj količini i poslužiti npr. u prehrambenoj 

industriji. Tako se samo u Engleskoj tokom jedne godine proizvede u laboratorijama oko 

70 000 tona ovakvih jedno ćelijskih proteina, koji se koriste u ishrani stoke. I dok je za 

proizvodnju samo 1g čovekovog hormona somatotropina potrebno oko 700 hipofiza, ova 

se   supstanca   može   relativno   lako   proizvesti   od   kloniranih   gena   u   jednoćelijskim 

sistemima. Ulje brazilskog drveta kopaibe može se koristiti kao gorivo u dizel-mašinama, 

ali se stvara u nedovoljnoj količini. Njemu sličan proizvod daju evropske mlečike, samo, 

što   im   nedostaje   enzim   farnezilpirofosfatna   ciklaza,   koga   proizvodi   jedan   od   gena 

kopaibe. Unošenjem ovog gena ubiljke mlečike (euforbije) omogućila bi se produkcija 

značajnih količina ovog ulja.

 Koristeći se savremenom biotehnologijom, može se u bliskoj budućnosti ostvariti realani 

vidljiv napredak u sledećim oblastima:

a)   dobijanje   sirovina   za   hemijsku   i   ostale   industrije   iz   drugih,   obnovljivih   izvora 

biomase;

b) dobijanje alternativnih formi energije, korišćenjem biomase i otpadaka;

c)   unapređenje   poljoprivredne   proizvodnje   stvaranjem   većih   količina   stočne 

hrane,dobijanjem veštačkih đubriva, kao i aktivnih i manje opasnih pesticida;

d) zaštita životne sredine razgradnjom polutanata i prečišćavanjem otpadnih voda 

(naprimer od nafte, fenola, itd.);

e)   zdravstvena   zaštita   (proizvodnjom   novih   antibiotika,   vakcina,   ljekova   i 

dijagnostičkih agenasa). 

Od   biotehnologije   i   genetičkog   inženjerstva   se   očekuje   da   bitno   povećaju   i   pojeftine 

proizvodnju   hrane   kroz   stvaranje   tzv.   jednoćelijskih   proteina,   zatim   kroz   povećanje 

efikasnosti   fotosinteze   kod   biljaka,   ugrađivanjem   gena   za   fiksaciju   azota   kod   gajenih 

biljaka ili kod simbiontskih mikroorganizama. Ovo bi značajno doprinelo i zaštiti životne 

sredine.   Poseban   značaj   ovi   postupci   imaju   sa   medicinskog   stanovišta   jer   se 

biotehnologijom i genetičkim inženjerstvom mogu u znatno većoj količini (i čistoj formi) 

da proizvedu dragoceni hormoni, ili druge materije neophodne za zdravlje čoveka.

Najbolji primer za ovo je proteinski hormon — insulin, koji se u ćelijama sintetiše samo u 

malim   količinama.   Dijabetičari   se   leče   insulinom   izolovanim   iz   pankreasa   svinja   ili 

goveda, pošto su oni veoma slični čovskovom insulinu. Ipak, ako se dugo daje, organizam 

čoveka   počinje   da   prepoznaje   ovakav   insulin   kao   strano   telo   i   brani   se   stvaranjem 

antitela. Insulin proizveden u bakterijama na čovskovom genu može se davati bez ovakvih 

posledica,   amožemo   ga   stvoriti   u   velikim   količinama   za   relativno   kratko   vreme   i   uz 

utrošak znatno manji hsredstava.

Genetičko   inženjerstvo   je   postupak   kojim   se   utvrđuje   i   fina   struktura   odgovarajućih 

delova DNK, što omogućuje dijagnozu nekih bolesti i pre nego što se one manifestuju. Ono 

pruža neslućene mogućnosti kombinovanja gena i željenih osobina, uz stvaranje novih 

genotipova koji do sada nisu postojali u prirodi. Bioprocesno inženjerstvo u poljoprivredi i 

prehrambenoj industriji uključuje primenu biokatalizatora (živih ćelija ili njihove delove) 

za   proizvodnju   korisnih   i   dodatnih   vrijednosti   proizvoda,   i   nudi   mogućnosti   za 

dizajniranje   i   proizvodnju   novih   ili   poboljšanih   poljoprivrednih   I   prehrambenih 

proizvoda   i   njihovih   proizvodnih   procesa.   To   će   verojatno   imati   velik   uticaj   na 

prehrambene industrije. U sve više zdravstveno-svjesnom društvu, genetski modificiranih 

5