Biotehnoloogia on arenev bioloogia haru elusorganismide tehnoloogiadvõi nendest pärinev tooraine, mis põhineb biomolekulaarsetel ja rakulistel protsessidel toodete loomiseks või muutmiseks ning ühiskonnas probleemide lahendamiseks.
Rakendatud bioloogiateadustes loodud toodete ja meetodite näited on:
- Vaktsiinid;
- Antibiootikumid;
- Kloonimine;
- Transgeenid;
- In vitro viljastamine.
Biotehnoloogia tüübid
Identifitseerimise hõlbustamiseks klassifitseeritakse biotehnoloogia vastavalt tööpiirkonnale 10 värvitooni.
- punane biotehnoloogia: meditsiini ja inimeste tervise jaoks välja töötatud tehnoloogiad.
- valge biotehnoloogia: tehnoloogiad tööstusprotsesside parandamiseks.
- roheline biotehnoloogia: põllumajanduse tehnoloogiad.
- sinine biotehnoloogia: mereressursside kasutamise tehnoloogiad.
- Kollane biotehnoloogia: toitumise ja toidu tootmise tehnoloogiad.
- hall biotehnoloogia: keskkonna kaitse ja taastamise tehnoloogiad.
- pruun biotehnoloogia: pinnase töötlemise tehnoloogiad.
- kuldne biotehnoloogia: bioinformaatika ja nanobiotehnoloogia tehnoloogiad.
- lilla biotehnoloogia: intellektuaalomandi ja bioohutuse tehnoloogiad.
- must biotehnoloogia: bioloogiliste relvadena kasutatavad tehnoloogiad.
Biotehnoloogia tähtsus
Kuigi inimesed on tuhandeid aastaid kasutanud biotehnoloogiat, kasutades näiteks mikroorganisme leiva, jookide ja juustud, teadused erinevates teadusvaldkondades muutsid organismide manipuleerimise viisi teatud toodete saamiseks ja Seaduse ülikond.
Biotehnoloogia arendamine, muu hulgas mikrobioloogia, molekulaarbioloogia, geneetika, inseneriteaduse ja informaatika toel, on oluline:
- Ennetada haigusi, vähendades raskust ja suremust;
- Haigused varakult diagnoosida ja elusid päästa;
- Vähendada kulusid, lihtsustada ja kiirendada tööstustoodangut;
- Looge põllumajandussaagi suurendamiseks soovitavate omadustega taimi ja sisendeid.
Väärib märkimist, et need näited on seotud biotehnoloogia kõige suurema arenguvaldkonnaga, kuid nende tähtsus ei piirdu ainult sellega.
Biotehnoloogia rakendused
Biotehnoloogia olulisemad rakendused on lisaks põllumajandusele ja toidutootmisele seotud ka meditsiini valdkonnaga ning ka keskkonnaga.
meditsiinis:
- Insuliini, ravimite ja vaktsiinide tootmine;
- Loomade, näiteks sigade, manipuleerimine elundite kasutamiseks siirdamisel;
- Antikehade tootmine laboris puuduliku immuunsüsteemiga patsientidele;
- Geeniteraapia selliste haiguste raviks nagu vähk, neuroloogilised ja kardiovaskulaarsed, mille tavapärane ravi ei ole efektiivne;
- Tüvirakkude uurimine terapeutilistel eesmärkidel.
Talupidamises:
- Sisendite tootmine, näiteks: väetised, seemned ja pestitsiidid;
- Taimede geneetiline paranemine;
- Toidu töötlemine: transgeensed toidud
keskkonnas:
- Bioremediatsioon: sõltuvalt saastumise tüübist ja keskkonnatingimustest kasutatakse keskkonnas saastumise vähendamiseks või kõrvaldamiseks erinevaid tehnikaid;
- Põllumajanduse jäätmete biokonversioon;
- Biokütuste tootmine elusorganismidest või taimejääkidest;
- Biolagunev plasttoodang mikrovetikatest.
Lisateave Bioremediatsioon.
Biotehnoloogia ajalugu
Antiikajal, enam kui 4000 aastat tagasi, kasutati teatud tulemuste saamiseks juba elusolenditega manipuleerimise tehnikaid; näiteks veini või leiva valmistamiseks, kus peamine on mikroorganismide, pärmide käärimine.
Mikrobioloogia algus
Erinevate teadusvaldkondade arenguga oli võimalik mõista, kuidas protsessid toimusid. 19. sajandi lõpus viisid Louis Pasteuri mikrobioloogilised uuringud ta oma katsetes käärimise avastama.
DNA molekuli avastamine
Sellega lakkasid inimesed uskumast spontaansesse genereerimisse ning tähelepanu pöördus mikroorganismide uurimisele ja rakuteooriale.
Teadlased James Watson, Francis Crick ja Maurice Wilkins pälvisid 1962. aastal Nobeli preemia, kuna nad kirjeldasid ajakirjas DNA molekuli struktuuri 1953. aastal. loodus.
Paari esitatud mudel põhines Erwin Chargaffi saadud teabel lämmastikaluste kohta kasutades kromatograafiatehnikat ja Rosalindi saadud röntgendifraktsioonipiltidel Franklin.
Geenitehnoloogia ja rekombinantne DNA
Uuringud süvenesid ja 1978. aastal anti 3 teadlasele uuesti rekombinantse DNA tehnika aluse restriktsiooniensüümide eraldamise eest Nobeli preemia.
Loe spontaanse genereerimise kohta aadressil Elu päritolu.
Biotehnoloogia meditsiinis
Bioloogiliste uuringute labor.
Kaasaegse biotehnoloogia esialgsed eesmärgid olid suunatud inimeste ja loomade terviseprobleemidele, mikroorganismide kasutamisele ravimite valmistamiseks.
Kuid tehnikad on palju mitmekesistunud ja praegu on palju rakendusvõimalusi nii meditsiinis kui ka muudes valdkondades.
On märkimisväärne, et teadusuuringuid hakati arendama ülikoolide ja riiklike uurimiskeskuste laborites, kuid praegu uurimistöö ja biotehnoloogia turg on eraettevõtted, suured rahvusvahelised farmaatsia- ja agrokeemiatööstuse ettevõtted, seega on väärtused ja eesmärgid erinevad.
Geenitehnoloogia rakendused
Tervishoiusektoris kasutatakse palju biotehnoloogiaid, mis on Brasiilias nende tehnikate üks suuremaid rakendusalasid.
Loomaorganeid kasutatakse rekombinantse DNA tehnika abil siirdamiseks, insuliini tootmiseks ja vaktsiinideks, muuhulgas ravimite, hormoonide ja antikehade tootmiseks.
Seotud lähenemisviisid on väga vastuolulised kloonimine, mis hõlmab eetilisi küsimusi.
Samamoodi jätkatakse uuringuid ja neid ka rakendatakse reproduktiivne kloonimine, viljatuse korral või tulevaste haiguste ennetamiseks ja terapeutiline kloonimine, mis viitab meetodi eeliseks degeneratiivsete haiguste ravile tüvirakkude abil.
Loe ka geeniteraapia.
Biotehnoloogia põllumajanduses
Taime koekultuur.
Põllumajanduses ja toidusektoris on vanimad biotehnoloogia kasutusalad, näiteks kui see on olemas ristub taimeliikide vahel teiste sortide saamiseks või tulemuste parandamiseks saak.
"Roheline revolutsioon"
20. sajandi teisel poolel kujunes mudel välja peamiselt USA-s, muutus rahvusvaheliseks nn.roheline revolutsioon”.
Brasiilias alates 1960. aastatest, pärast "rohelise revolutsiooni" vorme hakkasid maapiirkonnas toimuma muutused, mille eesmärgid olid: sektori moderniseerimine põllumajanduse, suurendada ekspordiks ette nähtud toiduainete ja toodete pakkumist ning vabastada ka sektori kasutatav tööjõud linna-tööstuslik.
Imporditud tehnoloogiad, mis töötati välja parasvöötmes ja mitte selleks troopilised ökosüsteemid, kus mullad on väga erinevad ja bioloogiline mitmekesisus on suurem, näiteks Brasiilia.
Geneetiliselt muundatud (GMO) ja transgeensed organismid
Transgeenide tootmine on reaalsus ja peamised modifitseeritud toidud on mais, soja ja nisu.
THE Sojakaste, näiteks on enamikus tööstuslikes toiduainetes erinevates vormides, see on üks peamisi transgeensed toidud ja seda teavet ei edastata tarbijale alati õigesti.
Keskkonna biotehnoloogia
Keskkonna biotehnoloogia kasutamine on viis inimeste loodud olukorra ümberpööramiseks ja mis kasvab kogu maailmas, mitmesuguste tegevuste jäätmete tootmine inimolendid.
See on viis kontrollitud looduslike protsesside kasutamiseks saastatud ökosüsteemide seisundi parandamiseks või biolagunevate lahenduste loomiseks, mis väldivad reostust.
Seega kasutatakse protsesside läbiviimiseks muu hulgas elusolendeid: baktereid, vetikaid, taimi nagu kääritamine, aeroobne ja anaeroobne hingamine ning kontrollivad konkreetse inimese reostust keskkond.
Teine huvitav biotehnoloogia rakendus keskkonnavaldkonnas on jäätmete taaskasutamine põllumajanduslik (näiteks suhkruroo bagass) või tahke heitvesi (kanalisatsioon) energia tootmiseks ja biokütused.
Eelis või puudus?
Paljud biotehnoloogia rakendused võivad olla inimkonnale kasulikud, kuid tekitavad neid poleemikat mõju inimeste ja loomade tervisele, keskkonnamõjudele ja ühiskonnale. Kindel on see ikka pole teada kindlasti pikaajalised mõjud.
Biotehnoloogia eelised
- Toiduainete tootmise suurenemine, peamiselt ajendatud võimalusest maailmas nälga kaotada;
- Võimalus saada ravivamaid toitaineid sisaldavaid ravimeid;
- Ravimeetodid haigustele, mida veel ei ravita, näiteks vähk või ravi ei ole nii tõhus;
- Ravimite tootmine, lisaks hormoonidele, antikehadele ja insuliinile;
- Bioremediatsiooni kasutamine saastumise kontrollimiseks ja kõrvaldamiseks keskkonnas;
- Biolagunevate toodete tootmine keskkonnareostuse vähendamiseks;
Negatiivsed mõjud
- Pestitsiidide ja anorgaaniliste väetiste intensiivne kasutamine;
- Sekkumine looduse tasakaalu;
- Geneetiliselt muundatud (viljatute) seemnete loomine;
- "Geneetiline reostus", kuna geneetiliselt muundatud organismide leviku mõju keskkonnale ei ole võimalik kontrollida;
- Transgeensed toidud võivad muu hulgas põhjustada allergiat.
- Elusolendite kloonimisega seotud eetilised probleemid;
- Tüvirakkude tootmine tekitab rakustressi, mis võib muu hulgas põhjustada enneaegset vananemist;
