Biotechnologie ist der Zweig der Biologie, der sich entwickelt Technologien aus lebenden Organismen, oder Rohstoffe daraus, basierend auf biomolekularen und zellulären Prozessen, um Produkte herzustellen oder zu modifizieren und gesellschaftliche Probleme zu lösen.
Beispiele für Produkte und Methoden der angewandten Biowissenschaften sind:
- Impfungen;
- Antibiotika;
- Klonen;
- Transgene;
- In-vitro-Fertilisation.
Arten der Biotechnologie
Um die Identifizierung zu erleichtern, wird die Biotechnologie je nach Tätigkeitsbereich in 10 Farben eingeteilt.
- rote Biotechnologie: Technologien, die für die Medizin und die menschliche Gesundheit entwickelt wurden.
- weiße Biotechnologie: Technologien zur Verbesserung industrieller Prozesse.
- grüne Biotechnologie: Technologien für die Landwirtschaft.
- blaue Biotechnologie: Technologien zur Nutzung der Meeresressourcen.
- Gelbe Biotechnologie: Technologien für Ernährung und Lebensmittelproduktion.
- graue Biotechnologie: Technologien zum Schutz und zur Wiederherstellung der Umwelt.
- Braune Biotechnologie: Technologien zur Bodenbehandlung.
- Goldene Biotechnologie: Technologien für Bioinformatik und Nanobiotechnologie.
- lila Biotechnologie: Technologien für geistiges Eigentum und biologische Sicherheit.
- Schwarze Biotechnologie: Technologien, die als biologische Waffen verwendet werden.
Bedeutung der Biotechnologie
Obwohl der Mensch seit Jahrtausenden die Biotechnologie nutzt, verwendet er beispielsweise Mikroorganismen zur Herstellung von Brot, Getränken und Käse, das Wissen in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen revolutionierte die Art und Weise, wie Organismen manipuliert werden, um bestimmte Produkte zu erhalten und Gerichtsverfahren.
Die Entwicklung der Biotechnologie, unterstützt unter anderem durch Mikrobiologie, Molekularbiologie, Genetik, Ingenieurwissenschaften und Informatik, ist wichtig für:
- Krankheiten vorbeugen, Schwere und Sterblichkeit reduzieren;
- Krankheiten frühzeitig diagnostizieren und Leben retten;
- Kosten senken, industrielle Produktion vereinfachen und beschleunigen;
- Erstellen Sie Pflanzen und Betriebsmittel mit wünschenswerten Eigenschaften, um den landwirtschaftlichen Ertrag zu steigern.
Es ist erwähnenswert, dass sich diese Beispiele auf die Bereiche mit der größten Entwicklung in der Biotechnologie beziehen, ihre Bedeutung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Biotechnologische Anwendungen
Die wichtigsten Anwendungen der Biotechnologie liegen im Bereich der Medizin, neben der Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion, aber auch in der Umwelt.
In Behandlung:
- Herstellung von Insulin, Medikamenten und Impfstoffen;
- Manipulation von Tieren, wie Schweinen, um Organe bei Transplantationen zu verwenden;
- Antikörperproduktion im Labor für Patienten mit geschwächtem Immunsystem;
- Gentherapie zur Behandlung von Krankheiten wie Krebs, neurologischen und kardiovaskulären Erkrankungen, deren konventionelle Behandlungen nicht wirksam sind;
- Stammzellforschung für therapeutische Zwecke.
In der Landwirtschaft:
- Produktion von Betriebsmitteln wie: Düngemittel, Saatgut und Pestizide;
- Pflanzengenetische Verbesserung;
- Lebensmittelverarbeitung: transgene Lebensmittel
in der Umwelt:
- Bioremediation: Je nach Art der Kontamination und Umgebungsbedingungen werden unterschiedliche Techniken verwendet, um Kontaminationen in der Umwelt zu reduzieren oder zu beseitigen;
- Biokonversion von Abfällen aus der Landwirtschaft;
- Herstellung von Biokraftstoffen aus lebenden Organismen oder Pflanzenresten;
- Biologisch abbaubare Kunststoffproduktion aus Mikroalgen.
Lerne mehr über Bioremediation.
Geschichte der Biotechnologie
Bereits in der Antike, vor über 4000 Jahren, wurden Techniken zur Manipulation von Lebewesen eingesetzt, um bestimmte Ergebnisse zu erzielen; zum Beispiel zur Herstellung von Wein oder Brot, wobei der Schlüssel die Gärung ist, die durch Mikroorganismen, Hefen, durchgeführt wird.
Beginn der Mikrobiologie
Mit der Entwicklung der verschiedenen Wissenschaftsbereiche konnte man nachvollziehen, wie die Prozesse abliefen. Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte Louis Pasteur durch mikrobiologische Untersuchungen in seinen Experimenten die Fermentation.
DNA-Molekül-Entdeckung
Damit hörten die Menschen auf, an die spontane Zeugung zu glauben, und die Aufmerksamkeit richtete sich auf das Studium der Mikroorganismen und der Zelltheorie.
Die Wissenschaftler James Watson, Francis Crick und Maurice Wilkins erhielten 1962 den Nobelpreis für die Beschreibung der Struktur des DNA-Moleküls im Jahr 1953 in der Zeitschrift Natur.
Das von dem Paar präsentierte Modell basierte auf Informationen von Erwin Chargaff zu Stickstoffbasen unter Verwendung der Chromatographietechnik und in den Röntgenbeugungsbildern von Rosalind Franklin.
Gentechnik und rekombinante DNA
Die Studien gingen weiter und 1978 erhielten 3 Forscher erneut den Nobelpreis für die Isolierung von Restriktionsenzymen, der Grundlage für die rekombinante DNA-Technik.
Lesen Sie mehr über spontane Generierung unter Ursprung des Lebens.
Biotechnologie in der Medizin
Labor für biologische Forschung.
Die anfänglichen Ziele der modernen Biotechnologie konzentrierten sich auf die Gesundheit von Mensch und Tier mit dem Einsatz von Mikroorganismen zur Herstellung von Arzneimitteln.
Die Techniken haben sich jedoch stark diversifiziert und es gibt derzeit viele Anwendungsmöglichkeiten, sowohl innerhalb der Medizin als auch in anderen Bereichen.
Es ist bemerkenswert, dass die Forschung in den Labors von Universitäten und öffentlichen Forschungszentren begann, jedoch derzeit diejenigen, die die Forschung und der Biotechnologiemarkt sind private Unternehmen, große Pharma- und Agrochemie-Multis, daher sind die Werte und Ziele unterschiedlich.
Anwendungen der Gentechnik
Im Gesundheitsbereich, einem der größten Anwendungsgebiete dieser Techniken in Brasilien, werden viele Biotechnologien eingesetzt.
Tierische Organe werden für Transplantationen, Insulinproduktion und Impfstoffe durch die rekombinante DNA-Technik verwendet, unter anderem zur Herstellung von Medikamenten, Hormonen und Antikörpern.
Sehr umstritten sind die Ansätze im Zusammenhang mit Klonen, die ethische Fragen beinhaltet.
Ebenso wurde die Forschung fortgesetzt und wird angewendet auf reproduktives Klonen, bei Unfruchtbarkeit oder zur Vorbeugung zukünftiger Erkrankungen und therapeutisches Klonen, was auf die Behandlung degenerativer Erkrankungen mit Stammzellen als Vorteil der Methode hinweist.
Lesen Sie auch über Gentherapie.
Biotechnologie in der Landwirtschaft
Pflanzengewebekultur.
In der Land- und Ernährungswirtschaft gibt es die ältesten Anwendungen der Biotechnologie, zum Beispiel wenn das Wesen Kreuzungen zwischen Pflanzenarten, um andere Sorten zu erhalten oder die Ergebnisse von Ernte.
"Grüne Revolution"
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde ein vor allem in den USA entwickeltes Modell durch die sogenannte „grüne Revolution”.
In Brasilien ab den 1960er Jahren, nach den formen der "grünen revolution" begannen die umgestaltungen im ländlichen umfeld mit den zielen: den sektor zu modernisieren Landwirtschaft, Erhöhung des Angebots an Nahrungsmitteln und Produkten für den Export und Freisetzung von Arbeitskräften für den Sektor urban-industriell.
Importierte Technologien, die für gemäßigte Klimazonen entwickelt wurden und nicht für tropische Ökosysteme, in denen die Böden sehr unterschiedlich sind und es eine größere Artenvielfalt gibt, wie z Brasilien.
Gentechnisch veränderte (GVO) und transgene Organismen
Die Produktion von Transgenen ist Realität und die wichtigsten veränderten Lebensmittel sind Mais, Soja und Weizen.
DAS Soja, zum Beispiel, kommt in den meisten industrialisierten Lebensmitteln in verschiedenen Formen vor, es ist eines der wichtigsten transgene Lebensmittel und diese Informationen werden nicht immer korrekt an den Verbraucher weitergegeben.
Umweltbiotechnologie
Der Einsatz von Umweltbiotechnologien ist eine Möglichkeit, eine von Menschen geschaffene Situation umzukehren und die weltweit wächst, die Produktion von Abfällen aus verschiedenen Aktivitäten Menschen.
Es ist eine Möglichkeit, durch kontrollierte natürliche Prozesse den Zustand verschmutzter Ökosysteme zu verbessern oder biologisch abbaubare Lösungen zu schaffen, die Verschmutzung vermeiden.
So werden Lebewesen genutzt: Bakterien, Algen, Pflanzen u.a. um Prozesse durchzuführen wie Fermentation, aerobe und anaerobe Atmung und Kontrolle der Verschmutzung eines bestimmten Umgebung.
Eine weitere interessante Anwendung der Biotechnologie im Umweltbereich ist die Wiederverwendung von Abfällen landwirtschaftliche (wie Zuckerrohr-Bagasse) oder feste Abwässer (Abwasser) zur Energieerzeugung und Biokraftstoffe.
Vorteil oder Nachteil?
Viele der Anwendungen der Biotechnologie können für die Menschheit von Vorteil sein, aber sie erzeugen Kontroversen über die Folgen für die Gesundheit von Mensch und Tier, Umweltauswirkungen und die Gesellschaft. Sicher ist das immer noch nicht bekannt sicher die langfristigen Auswirkungen.
Vorteile der Biotechnologie
- Erhöhte Nahrungsmittelproduktion, hauptsächlich motiviert durch die Möglichkeit, den Hunger in der Welt zu beenden;
- Möglichkeit, nahrhaftere Lebensmittel mit medizinischen Eigenschaften zu erhalten;
- Therapeutische Techniken für Krankheiten, die noch nicht heilbar sind, wie Krebs, oder deren Behandlungen nicht so wirksam sind;
- Herstellung von Medikamenten, zusätzlich zu Hormonen, Antikörpern und Insulin;
- Einsatz von Bioremediation zur Kontrolle und Beseitigung von Kontaminationen in Umgebungen;
- Herstellung von biologisch abbaubaren Produkten zur Reduzierung der Umweltverschmutzung;
Negative Auswirkungen
- Intensiver Einsatz von Pestiziden und anorganischen Düngemitteln;
- Eingriff in das Gleichgewicht der Natur;
- Herstellung von gentechnisch verändertem (unfruchtbarem) Saatgut;
- „Genetische Verschmutzung“, da die Auswirkungen der Ausbreitung gentechnisch veränderter Organismen in der Umwelt nicht beherrschbar sind;
- Transgene Lebensmittel können unter anderem Allergien auslösen.
- Ethische Fragen im Zusammenhang mit dem Klonen von Lebewesen;
- Die Produktion von Stammzellen erzeugt zellulären Stress, der unter anderem zu vorzeitiger Alterung führen kann;
