Biotehnologija je grana biologije koja se razvija tehnologije iz živih organizama, ili sirovina od njih, temeljena na biomolekularnim i staničnim procesima, za stvaranje ili modificiranje proizvoda i rješavanje problema u društvu.
Primjeri proizvoda i metoda stvorenih iz primijenjenih bioloških znanosti su:
- Cjepiva;
- Antibiotici;
- Kloniranje;
- Transgenika;
- In vitro oplodnja.
Vrste biotehnologije
Kako bi se olakšala identifikacija, biotehnologija je klasificirana u 10 boja prema području djelovanja.
- crvena biotehnologija: tehnologije razvijene za medicinu i ljudsko zdravlje.
- bijela biotehnologija: tehnologije za poboljšanje industrijskih procesa.
- zelena biotehnologija: tehnologije za poljoprivredu.
- plava biotehnologija: tehnologije za korištenje morskih resursa.
- Žuta biotehnologija: tehnologije za prehranu i proizvodnju hrane.
- siva biotehnologija: tehnologije za zaštitu i obnovu okoliša.
- smeđa biotehnologija: tehnologije za obradu tla.
- zlatna biotehnologija: tehnologije za bioinformatiku i nanobiotehnologiju.
- ljubičasta biotehnologija: tehnologije za intelektualno vlasništvo i biološku sigurnost.
- crna biotehnologija: tehnologije koje se koriste kao biološko oružje.
Važnost biotehnologije
Iako se ljudi koriste biotehnologijom već tisućama godina, koristeći, na primjer, mikroorganizme za izradu kruha, pića i sirevi, znanje iz različitih znanstvenih područja revolucioniralo je način manipuliranja organizmima kako bi se dobili određeni proizvodi i Tužba
Razvoj biotehnologije, uz podršku mikrobiologije, molekularne biologije, genetike, inženjerstva i informatike, između ostalog, važan je za:
- Spriječiti bolesti, smanjujući ozbiljnost i smrtnost;
- Rano dijagnosticirajte bolesti i spasite živote;
- Smanjiti troškove, pojednostaviti i ubrzati industrijsku proizvodnju;
- Stvoriti biljke i sirovine sa poželjnim karakteristikama za povećanje poljoprivrednog prinosa.
Vrijedno je napomenuti da su ovi primjeri povezani s područjima najvećeg razvoja u biotehnologiji, ali njihova važnost nije ograničena samo na to.
Primjene biotehnologije
Najvažnije primjene biotehnologije vezane su uz područje medicine, uz poljoprivredu i proizvodnju hrane, te u okolišu.
u medicini:
- Proizvodnja inzulina, lijekova i cjepiva;
- Manipulacija životinjama, poput svinja, korištenjem organa u transplantaciji;
- Proizvodnja antitijela u laboratoriju za pacijente s oštećenim imunološkim sustavom;
- Genska terapija za liječenje bolesti poput raka, neuroloških i kardiovaskularnih, čiji konvencionalni tretmani nisu učinkoviti;
- Istraživanje matičnih stanica u terapijske svrhe.
U poljodjelstvu:
- Proizvodnja ulaznih sirovina, kao što su: gnojiva, sjeme i pesticidi;
- Biljno genetsko poboljšanje;
- Prerada hrane: transgena hrana
u okolini:
- Bioremedijacija: ovisno o vrsti onečišćenja i uvjetima okoliša, koriste se različite tehnike za smanjenje ili uklanjanje onečišćenja u okolišu;
- Biokonverzija otpada iz poljoprivrede;
- Proizvodnja biogoriva iz živih organizama ili biljnih ostataka;
- Biorazgradiva proizvodnja plastike iz mikroalgi.
Nauči više o Bioremedijacija.
Povijest biotehnologije
U antici, prije više od 4000 godina, tehnike manipuliranja živim bićima već su se koristile za postizanje određenih rezultata; na primjer, za proizvodnju vina ili kruha, gdje je ključ fermentacija koju provode mikroorganizmi, kvasci.
Početak mikrobiologije
Razvojem različitih znanstvenih područja bilo je moguće razumjeti kako su se odvijali procesi. Krajem 19. stoljeća, mikrobiološke studije Louisa Pasteura dovele su ga do otkrivanja fermentacije u svojim eksperimentima.
Otkrivanje molekula DNA
Time su ljudi prestali vjerovati u spontano generiranje i pažnja se usmjerila na proučavanje mikroorganizama i teoriju stanica.
Znanstvenici James Watson, Francis Crick i Maurice Wilkins dobili su Nobelovu nagradu 1962. godine za opis strukture molekule DNA 1953. godine u časopisu priroda.
Model koji je par predstavio zasnovan je na informacijama Erwina Chargaffa o bazama dušika uporabom tehnike kromatografije i na rendgenskim difrakcijskim slikama dobivenim od Rosalind Franklin.
Genetsko inženjerstvo i rekombinantna DNA
Studije su se produbile i 1978. godine 3 istraživača ponovno su nagrađena Nobelovom nagradom za izoliranje restrikcijskih enzima, temelj tehnike rekombinantne DNA.
Pročitajte o spontanom generiranju na Podrijetlo života.
Biotehnologija u medicini
Laboratorij za biološka istraživanja.
Početni ciljevi moderne biotehnologije bili su usmjereni na pitanja zdravlja ljudi i životinja, uz upotrebu mikroorganizama za proizvodnju lijekova.
Međutim, tehnike su se puno diverzificirale i trenutno postoje mnoge mogućnosti primjene, kako u medicini, tako i u drugim područjima.
Značajno je da su se istraživanja počela razvijati u laboratorijima sveučilišta i javnih istraživačkih centara, međutim trenutno oni koji dominiraju istraživanja i tržište biotehnologije privatne su tvrtke, velike farmaceutske i agrokemijske multinacionalke, pa su vrijednosti i ciljevi različiti.
Primjene genetskog inženjerstva
Mnogo je biotehnologija koje se koriste u zdravstvenom sektoru, što je jedno od najvećih područja primjene ovih tehnika u Brazilu.
Životinjski organi koriste se za transplantaciju, proizvodnju inzulina i cjepiva tehnikom rekombinantne DNA, između ostalog za proizvodnju lijekova, hormona i antitijela.
Vrlo su kontroverzni pristupi koji se odnose na kloniranje, koji uključuje etička pitanja.
Isto tako, istraživanja su nastavljena i na koja se primjenjuju reproduktivno kloniranje, u slučajevima neplodnosti ili za sprečavanje budućih bolesti, i terapijsko kloniranje, što ukazuje na liječenje degenerativnih bolesti pomoću matičnih stanica kao prednost metode.
Također pročitajte o genska terapija.
Biotehnologija u poljoprivredi
Kultura biljnog tkiva.
U poljoprivrednom i prehrambenom sektoru najstarija su primjena biotehnologije, na primjer, kada je biće križanja između biljnih vrsta radi dobivanja drugih sorti ili poboljšanja rezultata žetva.
"Zelena revolucija"
U drugoj polovici 20. stoljeća model razvijen uglavnom u SAD-u postao je internacionaliziran kroz tzv.zelena revolucija”.
U Brazilu, od 1960-ih nadalje, slijedeći kalupe "zelene revolucije", transformacije su se počele odvijati u ruralnom okruženju, čiji su ciljevi bili: modernizacija sektora poljoprivredne, povećati opskrbu hranom i proizvodima za izvoz, a također osloboditi radnu snagu koju će sektor koristiti urbano-industrijski.
Uvozne tehnologije koje su razvijene za umjerenu klimu, a ne za tropskim ekosustavima, gdje su tla vrlo različita i postoji veća biološka raznolikost, poput Brazil.
Genetski modificirani (GMO) i transgeni organizmi
Proizvodnja transgenike je stvarnost, a glavna modificirana hrana su kukuruz, soja i pšenica.
THE Soja, na primjer, prisutan je u većini industrijaliziranih namirnica u raznim oblicima, jedan je od glavnih transgena hrana te se podaci ne prenose uvijek ispravno potrošaču.
Biotehnologija okoliša
Korištenje ekoloških biotehnologija načini su da se preokrene situacija koju su stvorila ljudska bića i koja raste širom svijeta, proizvodnja otpada iz raznih djelatnosti ljudska bića.
To je način korištenja kontroliranih prirodnih procesa za poboljšanje stanja zagađenih ekosustava ili za stvaranje biorazgradivih rješenja koja izbjegavaju onečišćenje.
Tako se za provođenje procesa koriste živa bića: bakterije, alge, biljke, između ostalog kao što su fermentacija, aerobno i anaerobno disanje i kontroliranje onečišćenja određenog okoliš.
Sljedeća zanimljiva primjena biotehnologije na području okoliša je ponovna upotreba otpada poljoprivredne (poput bagasse od šećerne trske) ili krute otpadne vode (kanalizacija) za proizvodnju energije i biogoriva.
Prednost ili nedostatak?
Mnoge primjene biotehnologije mogu biti korisne čovječanstvu, ali generiraju kontroverze s obzirom na posljedice na zdravlje ljudi i životinja, utjecaje na okoliš i društvo. Ono što je sigurno je to još uvijek nije poznato zasigurno dugoročni učinci.
Blagodati biotehnologije
- Povećana proizvodnja hrane, uglavnom motivirana mogućnošću ukidanja gladi u svijetu;
- Mogućnost dobivanja hranjivije hrane s ljekovitim svojstvima;
- Terapijske tehnike za bolesti koje još nemaju lijek, poput raka, ili čiji tretmani nisu toliko učinkoviti;
- Proizvodnja lijekova, pored hormona, antitijela i inzulina;
- Korištenje bioremedijacije za kontrolu i uklanjanje onečišćenja u okolišu;
- Proizvodnja biorazgradivih proizvoda za smanjenje onečišćenja okoliša;
Negativni utjecaji
- Intenzivna uporaba pesticida i anorganskih gnojiva;
- Uplitanje u ravnotežu prirode;
- Stvaranje genetski modificiranog (neplodnog) sjemena;
- "Genetsko zagađenje", jer nije moguće kontrolirati učinke širenja genetski modificiranih organizama u okolišu;
- Transgena hrana između ostalog može uzrokovati alergije.
- Etička pitanja vezana uz kloniranje živih bića;
- Proizvodnja matičnih stanica proizvodi stanični stres koji između ostalog može dovesti do preranog starenja;
