Curs - Biotehnologii alimentare

7/30/2019 Curs - Biotehnologii alimentare

1/39

Biotehnologia moderna deobtinere a produselor din lapte

Curs 9


2/39

Din motive practice sa se faca distinctie intre:- metodele traditionale sau metodele biotehnologiceclasice, si,

- descoperirile biotehnologice si tehnicile moderne in

domeniu.Relevanta: deoarece reglementarile, analizele risc-

beneficiu, perceptia proceselor care implica

ingineria genetica difera de acelea care nu implica:- tehnologia recombinanta - metoda bazata petehnici ale acidului dezoxiribonucleic recombinant;

- noi tehnici de purificare a materialelor;

- selectari ale tulpinilor microbiene;- fermentatia;

- procesul de productie si analiza alimentelor.


3/39

Metode biotehnologice traditionale:

- Implantarea de embrioni cu scopul de aobtine caracteristicile dorite la vaci;

- Inocularea de culturi starter.

Metode moderne:

- Inserarea de fragmente de gene la situsulspecific al genomului de bovine cu scopul de aproduce lapte care sa contina proteine existente inlaptele uman.

-Tulpini de microorganisme modificate geneticcresc viteza procesului de maturare a branzei.


4/39

Aplicatii ale biotehnologiei pentru cresterea productiei

de lapte si a produselor derivate din lapteA spec te a l e p roduc t ie i de l ap te T ehno log ie Im pac t i n

product ia de lap te

s i inproduse le d in

lapteF u r a j U ti liz a r e a O M G p e n t ru

p roduce rea fu ra je lo r

Cant i ta t iv

Imbunata t i rea u t i l i za r i i

fu ra je lo r , b ioco nv ers ie

U tiliz a re a O M G c a

p rob io t i ce s au enz ime

d e r iv a te d i n O M G

Cant i ta t iv , cres te

ef ic ienta furaje lor

Imbunata t i rea ra te i de c res te re aproduct ie i de lap te s i

m odi f icarea c ic lu lu i reprod uct iv

Ut i l i za rea ho rmon i lo rrecombinan t i

Can t i ta t iv

Imbuna ta t i r ea p roduc t i e i de

lap te , s in teza de compus i no i in

l ap te , mod i f i ca rea compoz i t i e i

lapte lu i

O b t i n e r e a d e a n i m a l e

t ransgen ice

Cant i ta t iv s i

cal i tat iv

Iden t i f icarea s i p roduct ia de

cu l tu r i imbunata t i t e s i p roduct ia

de tu lp in i no i cu carac te r i s t i c i

def in i te

Produce rea s i

ident i f icarea tu lp in i lor

mic rob iene s i a

enz ime lo r ob t inu te d in

O M G p e n t r u p r o c e s a r e alapte lu i

Can t i ta t iv


5/39

I. Utilizarea Organismelor Modificate Genetic

pentru imbunatatirea eficientei furajarii vacilorde lapte

In zootehnie, furajarea = component major care influenteazacresterea tesuturilor sau productia de lapte.

- 30% din caloriile si proteinele din dieta vacilor de lapteinfluenteaza sinteza laptelui.

Biotehnologia - rol important in producerea furajelor: -- imbunatatirea tulpinilor microbiene pentru sinteza de

componente dietetice;

- producerea de enzime recombinante pentru imbunatatireadigestiei si a utilizarii furajelor;

- productia de microorganisme recombinante care actioneaza caprobiotice in rumenul rumegatoarelor;

- productia de plante transgenice, constituienti ai furajelor.


6/39

Imbunatatirea tulpinilor microbiene

- procesele de fermentatie microbiana produc aminoaciziutilizati ca suplimente alimentare.

-genurile Corynebacteriumsi Brevibacterium- lizina sitreonina.

- s-au elucidat caile lor metabolice si punctele de control insinteza aminoacizilor pentru a proiecta si implementa

strategiile pentru a impiedica blocarea metabolica cum ar fimecanismele de inhibitie metabolica.

- un exemplu al acestor studii este controlul genetic alproceselor enzimatice implicate in sinteza aminoacizilor

care este modificata prin redictionarea fluxului scheletuluicarbonic. Acest lucru a fost posibil prin amplificareacodificarii genelor rezistente la feedback-ul aspartchinozeisi homoserindehidrogenaza.


7/39

OMG producatoare de enzime si organisme modificate

genetic ca probiotice pentru vaci de lapte

Enzime hidrolitice: lactaza (-galactozidaza) - utilizata deorganismele cu intoleranta la lactoza pentru a digera lactoza. Ele

pot fi utilizate pentru a creste eficienta furajarii la animalele delapte.

Cateva enzime utilizate ca aditivi furajeri sau tratamente

preliminare sunt obtinute natural de catre microorganisme. Ex.mucegaiul alb Coprinus fimetariusdegradeaza enzimatic lignina,eliberand celuloza si hemiceluloza din fuajele pe baza de plante.

Poliglucidele eliberate devin susceptibile la actiunea altor enzimehidrolitice cum ar fi celulaze si hemicelulaze, obtinandu-seglucoza, care nu fost disponibila inainte de tratamentul fungic.Multe enzime naturale sunt produse eficient prin fermentatii;exemple pot fi glucozidazele ca celulaze si xilanaze.


8/39

OMG producatoare de enzime si organisme

modificate genetic ca probiotice pentru vaci delapte

O strategie noua este colonizarea rumenului

animalelor de ferma cu microorganisme recombinantecare sunt modificate pentru a avea noi capabilitatimetabolice in beneficiul animalelor gazda.

Aceste organisme probiotice pentru rumegatoare sunt

proiectate astfel incat sa spijine functiuni specifice careapar dupa expresia enzimelor hidrolitice.

Ex. s-au dezvoltat tulpini de Butyrivibrio fibrisolvens

exprimand o codificare a genei fluoroacetatdehalogenaza. Aceste organisme modificate geneticcolonizeaza rumenul oilor si reduce simptomeleotravirii cu fluoroacetat.


9/39

Manipularea transgenica a plantelor pentru

imbunatatirea furajarii animalelor

O alta optiune biotehnologica care afecteaza eficienta furajariieste utilizarea plantelor transgenice.

Ex.: expesia genei alfalfa si tabaco celulaza a fost produsapentru a eficientiza utilizarea furajelor, celulazele recombinanteajutand la hidroliza componentelor din plante.

Plantele modificate genetic pot de asemenea sa furnizezenutrienti specifici.

Canola transgenica cu continut crescut de metionina exemplificapotentialul plantelor modificate genetic ca surse furajere bogate in

aminoacizi.Aceste avantaje sunt usor exploatate deoarece majoritateaplatelor fac parte din compozitia furajelor. De asemenea, expresianutrientilor in plantele transgenice pot afecta atat cantitatea cat si

calitatea laptelui fara costuri de purificare.


10/39

Un alt exemplu al sintezei transgenice denutrienti in plante: producerea unoranumiti acizi grasi.

Enzimele care participa in biosinteza acizilorgrasi polinesaturati (PUFA) au fost clonatesi plantele trangenice obtinute au fost

imbogatite in uleiuri care contin PUFA.Furajarea vacilor de lapte cu aceste seminte

modificate de canola sau cu suplimente

alimentare care contin PUFA poateconduce la obtinerea de lapte bogat inPUFA.


11/39

. zarea ormon or recom nan s s n e c

pentru imbunatatirea productiei de lapte si

influentarea ciclurilor reproductive.

- metoda alternativa de a imbunatati bioconversia

furajului in lapte: tratamentul hormonal al vacilor de lapte;-1930 - hormonul de crestere (somatotropina) dinglandele pituitare cresc productia de lapte a vacilor.

- in 1994: aplicarea comerciala a somatotropinei bovinerecombinante (rBST), considerat a fi primul produsbiotehnologic major aplicat animalelor.

- s-a declarat ca Magnitudinea eficientei productiei de

lapte este egala cu utilizarea tehnologiilor de inseminaregenetica pe o perioada de 10-20 de ani pentru a obtineacelasi rezultat.

-utilizarea rBST - SUA.


12/39

II. Utilizarea hormonilor recombinanti si sinteticipentru imbunatatirea productiei de lapte si

influentarea ciclurilor reproductive.

Alti hormoni, sau hormoni analogi au fost utilizati

la vacile de lapte pentru a modifica ciclulreproductiv ex. hormonul sintetic luteinaelibereaza un hormon analog utilizat pentru

cresterea ratelor de conceptie si estradiolii siprogesteronii sunt utilizati pentru a inducelactatia la animale.

Hormonii pot fi adaugati exogen sau pot fiprodusi in situ si in exces fata de concentratiilelor naturale prin remodelarea genetica a

animalelor.


13/39

III Animale transgenice

Animalele transgenice = una dintre cele mai puternice dintretehnologiile moderne de manipulare cantitativa si calitativa aproductiei de lapte.

- pentru modele experimentale in laborator, pentru studiereaefectelor expresiei genelor in intreg organismul sau suntprototipuri pentru producerea de tesuturi modificate sau fluidebiologice pentru scopuri industriale.

Potentialul vacilor de lapte modificate genetic in vedereaobtinerii de alimente si produse nutritionale:

- tehnologii disponibile pentru productia de animale

transgenice;- obstacolele tehnicilor curente si limitarile acestora;- aplicatiile animalelor transgenice si mutante in domeniulnutritiei si sanatatii umane.


14/39

Productia de animale transgenice

Animalele transgenice = OMG care aucapatat sau pierdut o functie sau functii

fata de tipul salbatic.O functie este castigata prin inserarea

informatiilor genetice exogene in genom, deobicei in faza embrionara sau preembrionara.

Pierderea functiei = inserarea unei gene

modificate in locul genei omologe de tipsalbatic.


15/39

Productia de animale transgenice

Pasi:- proiectarea si constructia genelor (denumite transgene) care suntinserate in embrion;

- introducerea fizica a genelor si incorporarea lor in genom (microinjectiein prenucleii embrionari, ori electroporare direct in sperma sau intesticolele animalelor, ori prin injectarea oocitelor cu replicarea vectorilorretrovirali care contin transgene).- recipienti ai genelor: embrionii multicelulari si celulele somatice cum

sunt fibroblastele.- daca o transgena este incorporata in genomul unei fibroblaste si estestabilita o linie celulara din aceasta fibroblasta, celulele pot fi testatepentru prezenta si in anumite cazuri pentru expresia sau functiatransgenei.

- nucleii din aceasta linie celulara pot fi tranferati la oocite.- astfel femele pseudogestante pot fi implantate cu oocite transgeniceclonate.- odata embrionul transgenic produs acesta va fi implantat in vacile

pseudogestante.


16/39

Analiza viteilor: prezenta transgenelor capatate si

daca sunt gasite in tesuturi.Laptele vacilor transgenice este analizat pentru avedea daca si-a modificat insusirile in modul dorit.

In productia de mutanti se folosesc toti pasii inafarade primul.

Elementele genetice utlizate pentru a produce

animale mutante contin elemente omologe care

hibridizeaza cu ADN endogen, permitandu-seinserarea lor in locuri precise ocupate de catre gene

care se intentioneaza a fi inlocuite.

Acestea contin fragmente care previn transcrierea peARNm.


17/39

O metoda aditionala de control al expresiei

genelor este expresia transgenica aribozomilor care sunt molecule de ARN careau abilitatea de a hidroliza secventele de ARNin mijlocul lor.

Cand ribozomul este exprimat intr-un tesut el

interfera cu translatia lui ARNm transcris,reducand sinteza totala a proteinelor date.Aceasta tehnologie este utilizata in

controlarea sintezei -lactalbuminei dinlactatia glandelor mamare si enzimelorimplicate in sinteza lipidelor.


18/39

O problema cheie in constructia unei gene este ca

expresia ei sa fie indreptata catre tesuturi sau organeselectate.

Daca se doreste modificarea laptelui, gena necesita

un element de transcriptie regulata (TRE) carepromoveaza expresia lor in lactatia glandelormamare.

Astfel, s-a exprimat un activator al plasminogenuluidin tesutul uman in glandele mamare ale soarecilorutilizand TRE care directioneaza genele codificandcea mai abundenta proteina din zer, murina laptelui.

Exemple de TRE ale proteinelor laptelui sunt aceleaale -cazeinei bovine, -cazeinei caprine si -lactalbuminei bovine.


19/39

Problemele tehnice si greutatile intampinate in productia

animalelor transgenice si mutantilor transgenici siabordarea solutiilor

Expresia componentelor exogene ale vacilorde lapte transgenice in lapte este produsa prinmicroinjectie.

Introducerea genelor in embrion, gameti saugonade prezinta cateva inconveniente carelimiteaza aplicatia lor industriala la vacile si

caprele transgenice.Exemple ale acestor bariere sunt prezentate intabelul de mai jos.


20/39

Piedici de aplicare a animalelor de lapte transgenice

P r o b l e m a C o n s e c in t a R e z u l ta t e t e h n i c e d o r it e

I n t e g r a r e a n e s p e c i f ic a

a g e n e lo r in g e n o m

E x p r e s ia t r a n s g e n e i a f e c ta t a

d e m e d i u l in c o n j u r a t o r

c o n t r o l n e p r e d i c t i b i l a l

e x p r e s i e i tr a n s g e n e i

E x p r e s i e t r a n s g e n i c a c o n t r o la t a d e

T R E i n g e n a s a u e l e m e n te

r e g u l a to r i i p r e z e n t e i n s i tu s u l t i n t a

F r e c v e n t a s c a z u t a ae v e n i m e n t e lo r

t r a n s g e n i c e d i n c a u z a

n u m a r u l u i s c a z u t d e

n a s t e r i d e p u i v i i

E f ic i e n t a s c a z u t a d e

t ra n s f e r i n t e h n i c a d e

m i c r o i n j e c t ie

E f o r t u r i d e a p r o d u c e a n i m a l et r a n s g e n i c e ;

a n i m a l e l e t r a n g e n i c e n u s u n t

i n t o t d e a u n a o b t in u t e

U n p r o c e n t a j m a i m a r e d e n a s te r i v i iU n p r o c e n t a j m a i m a r e d e a n i m a le

t r a n s g e n i c e

C i c l u r e p r o d u c t i v l u n g

l a c a i ; t im p l a g

s e m n i f ic a t iv i n t r e

t r a n s f e r u l g e n e i s i

v e r i f i c a r e a a c e s t u i

t r a n s f e r

N e c e s it a t e a u n e i m e n t e n a n t e

p e t e r m e n l u n g a a n i m a l e l o r

i n a i n t e a c a u t i l i z a r e a l o r s a

f ie d e t e rm i n a t a

P e r i o a d e m a i s c u r te d e a o b t in e

a n i m a l e t r a n g e n i c e

F r e c v e n ta m i c a d e

e v e n i m e n t e

t r a n s g e n i c e d i n c a u z a

l i p s e i a b i l i t a t i i d e a

e x p r im a p r o d u s ii

g e n e l o r

M u l t i e m b r io n i n o n t ra n s g e n i c i

i m p l a n t a t i

D e t e r m i n a r e a p o t e n t ia l u l u i

e m b r io n a r in a i n te d e i m p l a n ta r e

P r o p a g a r e t r a s g e n i c a

m i c a i n c i r e a d a

T i m p d e a s t e p t a re n e c e s a r

p e n t ru c o m e r c i a l i z a r e a

t ra t a m e n t u l u i d e s t a b i l i re au n e i c ir e z i p r o d u c t i v e

S t a b i l i re a r a p i d a a u n e i c i re z i

t r a n s g e n i c e


21/39

Poate cea mai frecventa problema

experimentata in generarea animalelortransgenice este lipsa insertiei specifice agenei in genom.

O gena poate fi integrata in regiunea inactivatranscriptionala a unui cromozom limitandsever expresia transgenei.

Strategiile de impiedicare ale acesteiprobleme de insertie la intamplare au fost de

a apara transgena din cromatinainconjuratoare sau de a tinti insertii la situsurilespecifice ale genomului.


22/39

O transgena poate fi aparata prin secvente

dominante regulatorii cunoscute ca regiuni decontrol locus (LCRs) sau regiuni de atasament

a matrix-ului (MARs).Cea mai utilizata metoda pentru generatia TM(mutant) este ca o transgena sa poata fi

directionata catre un site genomic specific prinrecombinarea omologilor.

Recombinarea omologilor nu este incaperfecta pentru productia de TAs (animaletransgenice).


23/39

Animale experimentale ca iepuri si soareci au o

scurta perioada de gestatie - Costuri avantajoase seobtin numai pentru un numar mai mare de animale.

La animalele domestice, cai, aceste deficiente

cauzeaza o crestere seminificativa a costului sitimpului necesar de a produce animale transgenice.

Alte tehnici:

- cai transgenici - utilizarea vectorilor virali de transfer

gene via transcriptia reversa.

- vaci - s-au microinjectat embrioni de vaca la 2 si 4

celule de baza si s-a comparat numarul nasterilor vii

obtinute prin aceasta tehnica cu acelea rezultate prinmicroinjectia in stadiul pronuclear embrionar.


24/39

Piedica: privind ciclul reproductiv lung la cai este

timpul lag dintre transferul genei si productia de laptea animalului transgenic.

Un animal poate avea elemente detectabile defuziune a genei in genom, dar prezenta lor nu

garanteaza ca produsul genei va fi exprimat in lapte.De altfel, adevarata utilizare a animalelor transgenicenu poate fi determinata decat atunci cand animalulajunge sa produca lapte.

Tehnici care scurteaza aceasta perioada deasteptare:- inducerea lactatiei la juninci;

- Producerea de animale transgenice care au fostexpuse la particole retrovirale continand gene caresunt injectate prin canalele mameloanelor


25/39

S-au produs clone transgenice de vitei prin transfer de nucleiale fibroblastelor fetale transgenice stabile in oocite nucleate.Elementele continute de gena, codifica rezistenta laneomicina si -galactozidaza; aceasta a permis selectiafibroblastelor rezistente la neomicina care au fostdeterminate pentru a exprima activitatea -galactozidazei.Nuclei din aceasta linie celulara au fost utilizate pentru agenera clone ale oocitelor transgenice.

-aplicatiile comerciale pentru obtinerea produselor din lapte a

fost de asemenea demonstrata pe animale de laborator sinumai cateva rapoarte au mentionat productia de vaci delapte transgenice.

Oricum prototipul produs in laborator si schimbarile rapide in

domeniul alimentelor functionale si ale suplimentelordietetice reprezinta baza ideii de a utiliza animale transgenicepentru a produce un lapte cu compozitie imbunatatita.


26/39

Aplicatii ale animalelor transgenice si mutante laproductia produselor din lapte

-laptele modificat cu valoare nutritiva adaugata.

- laptele modificat genetic este un produsatractiv pentru aplicatii nutritionale, pentrudiverse boli, pentru sugari si batrani.

- productia animalelor transgenice - crestereaproductiei de lapte.

Tabelul de mai jos insumeaza modificarilepropuse pentru aplicatiile comerciale aleanimalelor transgenice si mutante in vederea

cresterii productiei de lapte.


27/39

Exemple de trasaturi obtinute sau pierdute in laptele

obtinut din animale transgenice si mutanteT r a s a t u r a E x e m p l e d e

r e z u l t a t e d o r i t e

A b o r d a r i p o t e n t i a l e A p l i c a t i i c o m e r c i a l e

p o t e n t i a l e

S i n t e z a d e l a c t o z a L a c t o z a i n

c a n t i t a t e r e d u s a

R e g l a r e a - l a c t a l b u m i n i s a u

e x p r e s i e i g e n e i

g a l a c t o z i l t r a n s f e r a z e i s a u

g l u c o z i d a z e i . O b t i n e r e a

u n e i a i m a r i s i m a i p u t i no s m o t i c e l a c t o z e b a z a t e p e

c a r b o h i d r a t i .

L a p t e c u c o n t i n u

s c a z u t d e l a c t o z a

p e n t r u p e r s o a n e c u

i n t o l e r a n t a l a l a c t o z a

S i n t e z a d e

p r o t e i n e

i m u n o g e n i c e

L a p t e f a r a -

l a c t o g l o b u l i n a

S c o a t e r e a g e n e i

l a c t o g l o b u l i n e i ,

i n t r o d u c e r e a r i b o z o m i l o r

p e n t r u a r e d u c e s i n t e z a -

l a c t o g l o b u l i n e i

L a p t e h i p o a l e r g i c ,

i m b u n a t a t i r e a

p r o d u c e r i i b r a n z e i

S i n t e z a l i p i d e l o r R e d u c e r e a

g r a s i m i l o r d i n

l a p t e ,m o d i f i c a r e a

p r o f i l u l u i

a c i z i l o r g r a s i

E x p r e s i a t r a n s g e n i c a a

r i b o z o m i l o r i m p o t r i v a

a c e t i l - C o A - c a r b o x i l a z a

L a p t e s i p r o d u s e d i n

l a p t e u t i l i z a t e i n

d i e t e p e n t r um e n t i n e r e a g r e u t a t i i

c o r p o r a l e

S i n t e z a d e l a p t e

u m a n

g l i c o c o n j u g a t

L a p t e c u

o l i g o z a h a r i d e

u m a n e

E x p r e s i a a

g l i c o t r a n s f e r a z e l o r e x o g e n e

F o r m u l e p e n t r u

s u g a r i , s u p l i m e n t e c u

p r e b i o t i c e

S i n t e z a d e o l i g o s i

p o l i z a h a r i d e

L a p t e c o n t i n a n d

f i b r e s a u a m i d o n

l a n t d i r e b i l

E x p r e s i a t r a n s g e n e i c a r e

c o d i f i c a g l i c o z i d a z e l e s i

g l i c o t r a n s f e r a z e l e d i n

p l a n t e s i m i c r o b i

L a p t e s i p r o d u s e d i n

l a p t e u t i l i z a t e i n

d i e t e p e n t r u

m e n t i n e r e a g r e u t a t i ic o r p o r a l e

S i n t e z a

i m u n o g l o b u l i n e l o r


a n t i c o r p i

i m p o t r i v a b o l i l o r

c o p i l a r i e i

E x p r e s i a a n t i c o r p i l o r s a u

f r a g m e n t e l o r d e a n t i c o r p i

P r o d u s e d i n l a p t e

p e n t r u a p r e v e n i

b o l i l e i n f e c t i o a s e

S i n t e z a d e

c o m p u s i

b a c t e r i o s t a t i c i


l i z o z i m d e

a p a r a r e

E x p r e s i a p e p t i d e l o r s i

p r o t e i n e l o r a n t i b a c t e r i e n e

C r e s t e r e a t e r m e n u l u i

d e v a l a b i l i t a t e a l

p r o d u s u l u i

S i n t e z a

p r o t e i n e l o r d i n

l a p t e u m a n


c a z e i n e u m a n e ,

l a c t o f e r i n a

E x p r e s i a p r o t e i n e l o r u m a n e

d i n l a p t e

F o r m u l e c a i m i t a

l a p t e l e u m a n

P i difi i il d l


28/39

Prin modificarea genetica a vacilor de lapte -produse din lapte comerciale prin eliminareaconstituentilor nativi ai laptelui, ca lactoza si -lactoglobulina, care cauzeaza diverse reactii

adverse unor categorii de consumatori.Un mutant care nu produce -lactoglobulina estedorit pentru cel putin 2 motive:

- laptele lui este mult mai bun pentru obtinereabranzei;

- se evita compusul cel mai alergen la laptele devaca.

Produsele din lapte fara lactoza sau cu continut redus de lactoza


29/39

Produsele din lapte fara lactoza sau cu continut redus de lactozaocupa acum o nisa pe piata alimentelor functionale de a satisfacecerintele consumatorilor cu intoleranta la lactoza. Reducerea saueliminarea lactozei este obtinuta prin tratarea laptelui sau zeruluicu -galactozidaza.

-s-a redus -lactalbumina care este un component al complexului

lactat sintetazei si care este necesar pentru sinteza lactozei.- sinteza transgenica a -galactozidazei pentru a hidrolizadizaharidele dupa sinteza lor si utilizarea lactozei ca materieprima pentru a obtine glucide cu molecula mai mare care are

valori osmotice mai mici si nu cauzeaza simptome de intolerantala lactoza.

- expresia glicoziltransferazei care utilizeaza lactoza ca substratpentru sinteza oligozaharidelor.

- aceste strategii avantaj: permit expresia normala a lapteluideoarece lactoza este prezenta la un anume moment in glandamamara.

C ti t l d li id i l t t fi d i


30/39

Continutul de lipide in lapte poate fi redus prinreglarea coexpresiei cu ribozomi directionatiimpotriva secventelor de ARNm codificand acetil-coenzima A (acetil-CoA) carboxilaza care

catalizeaza pasii cheie din sinteza acizilor grasi.In vacile transgenice aceasta inhibitie are celputin doua efecte: obtinerea de lapte cu contin

redus de grasime si cresterea eficientei productieide lapte.

Deoarece reactia catalizata de enzime consumaenergie, inhibitia ei previne consumarea demolecule de adenozin trifosfat (ATP) care sunt

apoi disponibile sa conduca alte reactii sintetice.


31/39

O alta potentiala aplicatie a tehnologiei transgenice estemodificarea profilului acizilor grasi din lapte.

Alimentele medicamente care contin profile specifice aleacizilor polinesaturati cu catena luna (PUFAs) sunt utilizateca adjuvanti terpeutici pentru tratarea proceselor inflamatorii;totodata se cunoaste influenta in sanatate a acizilor grasi

polinesaturati.- s-au clonat si exprimat enzime implicate in scurtarea saualungirea acizilor grasi si s-au produs plante transgenice caresintetizeaza nivele mari de PUFA.

- sinteza de oligozaharide ale laptelui uman . S-au exprimatcateva glicoziltransferaze care au fost gasite in glandelemamare ale soarecilor, porcilor si iepurilor. Expresia acestorenzime rezulta in sinteza de oligoglucide prin alungirea

lactozei, oligoglucide care se gasesc in laptele uman.Prezenta acestor structuri pot aduce o plusvaloare laptelui caderivat dietetic sau ca aliment-medicament. In aditie,glicotransferaze, glicozidaze sau enzime ca epimerazele carenu se gasesc in glandele mamare pot fi exprimate in lactatia

glandelor mamare.


32/39

O strategie aditionala pentru suplimentarea lapteluipentru consum sau pentru aplicatii specifice esteexprimarea anticorpilor trangenici impotriva unor

patogeni umani cunoscuti sau unor microbi carecauzeaza alterari ale produselor din lapte.

S-au produs anticorpi impotriva rotavirusului uman dinlaptele vacilor hiperimunizate.

Acesti anticorpi au fost concentrati deoarece

concentratia lor scazuta din lapte nu a fost suficientapentru aplicatii la om.


33/39

Este posibil sa se exprime transgena codificata pentru anticorpi

direct in laptele de vaca, care furnizeaza produse nutritionalecu activitate impotriva patogenilor comuni din maternitati.

In acest fel laptele are proprietati antiinfectioase dar nu

genereaza rezistenta la antibiotice.

Desi aceasta aplicatie poate fi limitata de catre patogenii careactioneaza pe suprafata mucoasei gastrointestinale poate fi

importanta pentru persoanele cu sistemul imunitar compromis.

Proteinele si peptidele antibacteriene ca lizozimul nu numai caajuta consumatorul de produse lactate sa lupte impotriva

patogenilor din mucoasa dar pot avea un efect semnificativ incresterea termenului de valabilitate a laptelui si derivatelor lui.


34/39

Proteinele laptelui mamar sunt asociate cudiferite activitati biologice.

- varianta a -lactalbuminei umane are

activitate antibacteriana si genereaza -cazeina, prin hidroliza proteolitica, peptidecare au efecte neurotropice si potentiale

proprietati imunostimulatoare.


35/39

Desi expresia transgenica a proteinelor din laptele

uman in laptele animal pare a fi o tinta naturalapentru companiile care produc formule pentru sugariaceste aplicatii nu sunt limitate numai la nutritia

pediatrica.Aceste proteine umane functionale pot fi mai putinalergenice decat cele naturale prezente in laptele devaca.

Utilizarea acestor proteine in procesarea lapteluipoate face mai accesibila obtinerea branzeturilor,produselor fermentate pentru persoanele alegice la

laptele de vaca.Orice proteine, incluzand enzime pot fi exprimate inlactatia glandelor mamare ale vacilor de lapte.


36/39

Tehnologii aditionale

-vaccinurile ADN sunt obtinute pentru tratamentul si prevenireabolilor animalelor de ferma , incluzand cai.- proiectarea si utilizarea diagnosticurilor bazate pe ADN,pentru cai si vaci de lapte.

Alte tehnologii care au fost dezvoltate semnificativ din 1995sunt proiectarea si implementarea determinarilor bazate pePCR (polymerase chain reaction) in vederea detectariicontaminarii microbiene in produsele de lapte. Incercarile

realizate pentru detectia Listeriei monocytogenes, in lapte esteunul dintre exemple.

-s-au dezvoltat biosenzori de masurare a progesteronului inlapte si alte fluide.

- masuratorile real-time obtinute cu aceste instrumente pot fiutilizate pentru a furniza hormoni recombinanti sau masuraimpactul expresiei transgenice a hormonilor si altor factori careafecteaza parametrii fiziologici de lactatie.

Convergenta metodelor biochimice analitice si a


37/39

gbiotehnologiei orientate spre productie este ilustrata prinselectia si utilizarea tulpinilor microbiene deproducere a produselor fermentate din lapte si abranzeturilor.

Tulpina Lactococcus sp.:-s-a caracterizat din lapte pe baza parametrilorbiochimici;

-s-a clasificat utilizand analiza genei de restrictie.

Tulpina Lactobacillus helveticus:

-s-a studiat in starterii de branza;- s-a determinat extinderea ADN prin hibridizare;

- s-au determinat cativa parametri biochimici ca:activitatea proteolitica, activitatea peptidazica, productia

de acid lactic, antibiotice.

Productia si utilizarea enzimelor in procesarea laptelui


38/39

p preprezinta de asemenea instrumente benefice furnizatede biotehnologie - Tehnicile de imobilizare a enzimelor simicrobilor sunt utilizate pentru hidroliza lactozei din laptesau zer.

Un exemplu de utilizare a enzimelor recombinantepentru alterarea proprietatilor fizico-chimice aleproteinelor laptelui este fosforilarea cazeinei utilizandfoosforilaza recombinanta.

Acest proces este de dorit deoarece existenta fosfatuluiaditional in proteine imbunatateste legarea calciului si

deoarece proprietatile cazeinei pot fi modelate pringradul ei de fosforilare.

Efectele OMG si produselor derivate OMG pe diferite


39/39

Efectele OMG si produselor derivate OMG pe diferiteelemente si diferite stagii ale procesarii laptelui. TE =

expresie transgenica; TM = mutant cu destinatie speciala;OMG = organism modificat genetic.

GM microorganisme TE ai hormonilor TE a proteinelor, Enzime

produc aminoacizi pentru accelerarea enzimelor si produsi recombinantecresterii secundari ai genelor in

TM fara lacoza, lapte OM G ca starteri

alergeni de culturi

Nutret Lapte de vaca Produse din lapte

GM microorganisme

pentru predigerare

nutreturi Probiotice recombinante

Plante pentru oamenitransgenice

Enzime

Probiotice pentru Horm oni Tulpini bacteriene

recombinante cresterea recombinanti selectate si clasificate utilizand

pentru animale eficientei gene

de ferma nutreturilor

Curs - Biotehnologii alimentare

Documents

Transcript of Curs - Biotehnologii alimentare