Biotechnologie je odvětví biologie, které se vyvíjí technologie od živých organismůnebo surovina z nich, založená na biomolekulárních a buněčných procesech, k vytváření nebo úpravám produktů a řešení problémů ve společnosti.
Příklady produktů a metod vytvořených z aplikovaných biologických věd jsou:
- Vakcíny;
- Antibiotika;
- Klonování;
- Transgenika;
- Oplodnění in vitro.
Druhy biotechnologií
Pro usnadnění identifikace je biotechnologie rozdělena do 10 barev podle oblasti provozu.
- červená biotechnologie: technologie vyvinuté pro medicínu a lidské zdraví.
- bílá biotechnologie: technologie ke zlepšení průmyslových procesů.
- zelená biotechnologie: technologie pro zemědělství.
- modrá biotechnologie: technologie pro využívání mořských zdrojů.
- Žlutá biotechnologie: technologie pro výživu a výrobu potravin.
- šedá biotechnologie: technologie pro ochranu a obnovu životního prostředí.
- hnědá biotechnologie: technologie pro zpracování půdy.
- zlatá biotechnologie: technologie pro bioinformatiku a nanobiotechnologie.
- fialová biotechnologie: technologie pro duševní vlastnictví a biologickou bezpečnost.
- černá biotechnologie: technologie používané jako biologické zbraně.
Důležitost biotechnologie
I když lidské bytosti používají biotechnologie již tisíce let, používají například mikroorganismy k výrobě chleba, nápojů a sýry, znalosti v různých vědeckých oblastech způsobily revoluci ve způsobu manipulace s organismy za účelem získání určitých produktů a Právní žaloba.
Rozvoj biotechnologie, mimo jiné s podporou mikrobiologie, molekulární biologie, genetiky, inženýrství a informatiky, je důležitý pro:
- Předcházet nemocem, snižovat závažnost a úmrtnost;
- Diagnostikovat nemoci včas a zachránit životy;
- Snížení nákladů, zjednodušení a zrychlení průmyslové výroby;
- Vytvářejte rostliny a vstupy s požadovanými vlastnostmi, abyste zvýšili zemědělský výnos.
Je pozoruhodné, že tyto příklady souvisejí s oblastmi největšího rozvoje v biotechnologiích, ale jejich význam se neomezuje jen na to.
Biotechnologické aplikace
Nejdůležitější aplikace biotechnologie se vztahují k oblasti medicíny, kromě zemědělství a výroby potravin, a také k životnímu prostředí.
v medicíně:
- Výroba inzulínu, léků a vakcín;
- Manipulace se zvířaty, jako jsou prasata, s použitím orgánů při transplantacích;
- Produkce protilátek v laboratoři pro pacienty s nedostatečným imunitním systémem;
- Genová terapie pro léčbu nemocí, jako jsou rakovina, neurologická a kardiovaskulární onemocnění, jejichž konvenční léčba není účinná;
- Výzkum kmenových buněk pro terapeutické účely.
V zemědělství:
- Výroba vstupů, jako jsou: hnojiva, semena a pesticidy;
- Genetické zlepšení rostlin;
- Zpracování potravin: transgenní potraviny
v prostředí:
- Bioremediace: v závislosti na typu kontaminace a podmínkách prostředí se používají různé techniky ke snížení nebo eliminaci kontaminace v prostředí;
- Biokonverze odpadu ze zemědělství;
- Výroba biopaliv ze živých organismů nebo rostlinných zbytků;
- Biologicky odbouratelná výroba plastů z mikrořas.
Dozvědět se víc o Bioremediace.
Dějiny biotechnologie
Ve starověku byly před více než 4000 lety k dosažení určitých výsledků používány techniky manipulace s živými bytostmi; například k výrobě vína nebo chleba, kde klíčem je fermentace prováděná mikroorganismy, kvasinkami.
Počátek mikrobiologie
S rozvojem různých vědeckých oblastí bylo možné pochopit, jak procesy probíhaly. Na konci 19. století ho mikrobiologické studie Louis Pasteura přivedly k objevování fermentace ve svých experimentech.
Objev molekul DNA
S tím lidé přestali věřit ve spontánní generaci a pozornost se obrátila ke studiu mikroorganismů a buněčné teorii.
Vědci James Watson, Francis Crick a Maurice Wilkins obdrželi Nobelovu cenu v roce 1962 za popis struktury molekuly DNA v roce 1953 v časopise Příroda.
Model představený dvojicí byl založen na informacích od Erwina Chargaffa na dusíkatých bázích za použití chromatografické techniky a na rentgenových difrakčních obrazech získaných Rosalind Franklin.
Genetické inženýrství a rekombinantní DNA
Studie se prohloubily a v roce 1978 3 vědci opět obdrželi Nobelovu cenu za izolaci restrikčních enzymů, což je základ techniky rekombinantní DNA.
Přečtěte si o spontánním generování na Původ života.
Biotechnologie v medicíně
Laboratoř biologického výzkumu.
Původní cíle moderní biotechnologie byly zaměřeny na otázky zdraví lidí a zvířat s využitím mikroorganismů k výrobě léčiv.
Techniky se však hodně diverzifikovaly a v současné době existuje mnoho aplikačních možností, a to jak v medicíně, tak v jiných oblastech.
Je pozoruhodné, že výzkum se začal rozvíjet v laboratořích univerzit a veřejných výzkumných středisek, v současnosti však dominují ti, kteří dominují Výzkum a trh biotechnologií jsou soukromé společnosti, velké farmaceutické a agrochemické nadnárodní společnosti, takže hodnoty a cíle jsou odlišné.
Aplikace genetického inženýrství
Ve zdravotnictví se používá mnoho biotechnologií, což je jedna z největších oblastí použití těchto technik v Brazílii.
Živočišné orgány se používají pro transplantace, produkci inzulínu a vakcíny technikou rekombinantní DNA, mimo jiné k výrobě léků, hormonů a protilátek.
Velmi kontroverzní jsou přístupy související s klonování, což zahrnuje etické otázky.
Podobně výzkum pokračoval a je aplikován na reprodukční klonovánív případě neplodnosti nebo prevence budoucích nemocí a terapeutické klonování, což ukazuje na léčbu degenerativních onemocnění pomocí kmenových buněk jako výhodu metody.
Přečtěte si také o genová terapie.
Biotechnologie v zemědělství
Rostlinná tkáňová kultura.
V zemědělství a potravinářství jsou nejstarší využití biotechnologií, například když jsou přechází mezi druhy rostlin za účelem získání jiných odrůd nebo zlepšení výsledků sklizeň.
„Zelená revoluce“
Ve druhé polovině 20. století se model vyvinul hlavně v USA a stal se internacionalizovaným prostřednictvím tzv.zelená revoluce”.
V Brazílii od 60. let, po formách „zelené revoluce“ začaly ve venkovském prostředí probíhat transformace, jejichž cílem bylo: modernizovat odvětví zemědělské, zvýšit dodávky potravin a produktů na vývoz a také uvolnit pracovní sílu pro toto odvětví městsko-průmyslový.
Dovážené technologie, které byly vyvinuty pro mírné podnebí a nikoli pro tropické ekosystémy, kde jsou půdy velmi odlišné a existuje větší biologická rozmanitost, jako například Brazílie.
Geneticky modifikované (GMO) a transgenní organismy
Produkce transgeniků je realitou a hlavními upravenými potravinami jsou kukuřice, sója a pšenice.
THE Sójaje například přítomen ve většině průmyslových potravin v různých formách, je jednou z hlavních transgenní potraviny a tyto informace nejsou vždy správně předány spotřebiteli.
Environmentální biotechnologie
Využívání environmentálních biotechnologií je způsob, jak zvrátit situaci vytvořenou lidmi a která celosvětově roste, produkce odpadu z různých činností lidské bytosti.
Jedná se o způsob, jak pomocí kontrolovaných přírodních procesů zlepšit stav znečištěných ekosystémů nebo vytvořit biologicky odbouratelná řešení, která znečištění zabrání.
Proto se používají živé bytosti: bakterie, řasy, rostliny, mimo jiné k provádění procesů jako je fermentace, aerobní a anaerobní dýchání a kontrola znečištění konkrétního subjektu životní prostředí.
Další zajímavou aplikací biotechnologie v oblasti životního prostředí je opětovné použití odpadu zemědělské (např. bagasa z cukrové třtiny) nebo pevné odpadní vody (odpadní vody) pro výrobu energie a biopaliva.
Výhoda nebo nevýhoda?
Mnoho aplikací biotechnologie může být pro lidstvo přínosné, ale generují se kontroverze o dopadech na zdraví lidí a zvířat, dopady na životní prostředí a společnost. Jisté je to stále není známo určitě dlouhodobé účinky.
Výhody biotechnologie
- Zvýšená produkce potravin, hlavně motivovaná možností ukončit hlad ve světě;
- Možnost získání výživnějších potravin s léčivými vlastnostmi;
- Terapeutické techniky pro nemoci, které dosud nejsou léčitelné, jako je rakovina nebo jejichž léčba není tak účinná;
- Výroba léčiv kromě hormonů, protilátek a inzulínu;
- Použití bioremediace ke kontrole a eliminaci kontaminace v prostředích;
- Výroba biologicky odbouratelných produktů ke snížení znečištění životního prostředí;
Negativní dopady
- Intenzivní používání pesticidů a anorganických hnojiv;
- Zásahy do rovnováhy přírody;
- Tvorba geneticky modifikovaných (neplodných) semen;
- „Genetické znečištění“, protože není možné kontrolovat účinky šíření geneticky modifikovaných organismů v životním prostředí;
- Transgenní potraviny mohou mimo jiné způsobit alergie.
- Etické otázky týkající se klonování živých bytostí;
- Produkce kmenových buněk produkuje buněčný stres, který může mimo jiné vést k předčasnému stárnutí;
