Всичко за биотехнологиите

Биотехнологиите са клонът на биологията, който се развива технологии от живи организми, или суровина от тях, базирана на биомолекулни и клетъчни процеси, за създаване или модифициране на продукти и решаване на проблеми в обществото.

Примери за продукти и методи, създадени от приложните биологични науки са:

• Ваксини;
• Антибиотици;
• Клониране;
• Трансгеника;
• Оплождане ин витро.

Видове биотехнологии

За да се улесни идентификацията, биотехнологиите са класифицирани в 10 цвята според зоната на действие.

• червена биотехнология: разработени технологии за медицина и човешко здраве.
• бяла биотехнология: технологии за подобряване на индустриалните процеси.
• зелена биотехнология: технологии за земеделие.
• синя биотехнология: технологии за използване на морски ресурси.
• Жълта биотехнология: технологии за хранене и производство на храни.
• сива биотехнология: технологии за опазване и възстановяване на околната среда.
• кафява биотехнология: технологии за обработка на почвата.
• златни биотехнологии: технологии за биоинформатика и нанобиотехнологии.
• лилава биотехнология: технологии за интелектуална собственост и биобезопасност.
• черна биотехнология: технологии, използвани като биологично оръжие.

Значение на биотехнологиите

Въпреки че човешките същества използват биотехнологии от хилядолетия, използвайки например микроорганизми за приготвяне на хляб, напитки и сирена, знанията в различни научни области революционизираха начина на манипулиране на организмите с цел получаване на определени продукти и Съдебен процес.

Развитието на биотехнологиите, с подкрепата на микробиологията, молекулярната биология, генетиката, инженерството и информатиката, наред с други области, е важно за:

• Предотвратяване на заболявания, намаляване на тежестта и смъртността;
• Диагностицирайте болестите рано и спасете живота;
• Намаляване на разходите, опростяване и ускоряване на промишленото производство;
• Създайте растения и суровини с желани характеристики за увеличаване на земеделския добив.

Заслужава да се отбележи, че тези примери са свързани с областите с най-голямо развитие в биотехнологиите, но тяхното значение не се ограничава само до това.

Биотехнологични приложения

Най-важните приложения на биотехнологиите са свързани с областта на медицината, в допълнение към земеделието и производството на храни, а също и с околната среда.

в медицината:

• Производство на инсулин, лекарства и ваксини;
• Манипулация на животни, като свине, за използване на органи при трансплантации;
• Производство на антитела в лабораторията за пациенти с недостатъчна имунна система;
• Генна терапия за лечение на заболявания като рак, неврологични и сърдечно-съдови заболявания, чието конвенционално лечение не е ефективно;
• Изследване на стволови клетки за терапевтични цели.

В земеделието:

• Производство на суровини, като: торове, семена и пестициди;
• Генетично подобрение на растенията;
• Преработка на храни: трансгенна храна

в околната среда:

• Биоремедиация: в зависимост от вида на замърсяването и условията на околната среда се използват различни техники за намаляване или премахване на замърсяването в околната среда;
• Биоконверсия на отпадъци от селското стопанство;
• Производство на биогорива от живи организми или растителни остатъци;
• Биоразградимо производство на пластмаса от микроводорасли.

Научете повече за Биоремедиация.

История на биотехнологиите

В древността, преди повече от 4000 години, техники за манипулиране на живи същества вече са били използвани за получаване на определени резултати; например да се направи вино или хляб, където ключовото е ферментацията, осъществявана от микроорганизми, дрожди.

Начало на микробиологията

С развитието на различните научни области беше възможно да се разбере как протичат процесите. В края на 19 век микробиологичните изследвания на Луи Пастьор го карат да открие ферментацията в своите експерименти.

Откриване на ДНК молекула

С това хората престанаха да вярват в спонтанно генериране и вниманието се насочи към изучаването на микроорганизмите и клетъчната теория.

Учените Джеймс Уотсън, Франсис Крик и Морис Уилкинс получиха Нобелова награда през 1962 г. за описание на структурата на ДНК молекулата през 1953 г. в списанието природата.

Моделът, представен от двойката, се основава на информация от Erwin Chargaff за азотни основи с помощта на хроматографската техника и в рентгеновите дифракционни изображения, получени от Розалинд Франклин.

Генно инженерство и рекомбинантна ДНК

Проучванията се задълбочават и през 1978 г. 3 изследователи отново получават Нобелова награда за изолиране на рестрикционни ензими, основата на техниката на рекомбинантната ДНК.

Прочетете за спонтанното генериране на Произход на живота.

Биотехнологии в медицината

Лаборатория за биологични изследвания.

Първоначалните цели на съвременната биотехнология бяха фокусирани върху проблемите на здравето на хората и животните, с използването на микроорганизми за производство на лекарства.

Техниките обаче са се разнообразили много и в момента има много възможности за приложение, както в медицината, така и в други области.

Прави впечатление, че изследванията започнаха да се развиват в лабораториите на университетите и публичните изследователски центрове, но в момента тези, които доминират в научните изследвания и биотехнологичният пазар са частни компании, големи фармацевтични и агрохимични мултинационални компании, така че стойностите и целите са различни.

Приложения на генното инженерство

Има много биотехнологии, използвани в здравния сектор, което е една от най-големите области на приложение на тези техники в Бразилия.

Животинските органи се използват за трансплантации, производство на инсулин и ваксини чрез техниката на рекомбинантна ДНК, наред с други за производството на лекарства, хормони и антитела.

Много противоречиви са подходите, свързани с клониране, който включва етични проблеми.

По същия начин изследванията продължават и се прилагат репродуктивно клониране, в случаи на безплодие или за предотвратяване на бъдещи заболявания, и терапевтично клониране, което посочва лечението на дегенеративни заболявания с използване на стволови клетки, като предимство на метода.

Прочетете и за генна терапия.

Биотехнологии в селското стопанство

Култура на растителна тъкан.

В сектора на земеделието и храните са най-старите приложения на биотехнологиите, например когато това е съществото кръстосване между растителни видове за получаване на други сортове или подобряване на резултатите от жътва.

"Зелена революция"

През втората половина на 20 век модел, разработен главно в САЩ, се интернационализира чрез т.нар.зелена революция”.

В Бразилия от 60-те години нататък, следвайки моделите на „зелената революция“, трансформациите започнаха да се извършват в селската среда, чиито цели бяха: модернизиране на сектора селско стопанство, увеличаване на предлагането на храни и продукти за износ, а също така освобождаване на работна ръка, която да се използва от сектора градско-индустриална.

Внесени технологии, които са разработени за умерен климат, а не за тропическите екосистеми, където почвите са много различни и има по-голямо биологично разнообразие, като например Бразилия.

Генетично модифицирани (ГМО) и трансгенни организми

Производството на трансгенни продукти е реалност и основните модифицирани храни са царевица, соя и пшеница.

НА Соянапример присъства в повечето индустриализирани храни в различни форми, това е един от основните трансгенни храни и тази информация не винаги се предава правилно на потребителя.

Екологична биотехнология

Използването на екологични биотехнологии са начини да се обърне ситуация, създадена от хората и което нараства в световен мащаб, производството на отпадъци от различни дейности човешки същества.

Това е начин за използване на контролирани природни процеси за подобряване състоянието на замърсените екосистеми или за създаване на биоразградими решения, които избягват замърсяването.

По този начин се използват живи същества: бактерии, водорасли, растения, наред с други, за извършване на процеси като ферментация, аеробно и анаеробно дишане и контрол на замърсяването на даден околен свят.

Друго интересно приложение на биотехнологиите в областта на околната среда е повторното използване на отпадъците селскостопански (като захарна тръстика bagasse), или твърди отпадъчни води (канализация) за производство на енергия и биогорива.

Предимство или недостатък?

Много от приложенията на биотехнологиите могат да бъдат полезни за човечеството, но те генерират противоречия относно последиците за здравето на хората и животните, въздействието върху околната среда и обществото. Това, което е сигурно, е това все още не е известно със сигурност дългосрочните ефекти.

Ползи от биотехнологиите

• Увеличено производство на храни, главно мотивирано от възможността за прекратяване на глада в света;
• Възможност за получаване на по-питателни храни с лечебни свойства;
• Терапевтични техники за заболявания, които все още нямат лечение, като рак, или чието лечение не е толкова ефективно;
• Производство на лекарства, освен хормони, антитела и инсулин;
• Използване на биоремедиация за контрол и елиминиране на замърсяването в околната среда;
• Производство на биоразградими продукти за намаляване на замърсяването на околната среда;

Отрицателни въздействия

• Интензивно използване на пестициди и неорганични торове;
• Намеса в баланса на природата;
• Създаване на генетично модифицирани (безплодни) семена;
• „Генетично замърсяване“, тъй като не е възможно да се контролират ефектите от разпространението на генетично модифицирани организми в околната среда;
• Трансгенните храни могат да причинят алергии, наред с други вреди.
• Етични въпроси, свързани с клонирането на живи същества;
• Производството на стволови клетки произвежда клетъчен стрес, който може да доведе до преждевременно стареене, наред с други;