Biotechnologie is de tak van de biologie die zich ontwikkelt technologieën van levende organismen, of grondstof daaruit, op basis van biomoleculaire en cellulaire processen, om producten te creëren of te wijzigen en problemen in de samenleving op te lossen.
Voorbeelden van producten en methoden die voortkomen uit toegepaste biologische wetenschappen zijn:
- Vaccins;
- antibiotica;
- klonen;
- Transgenetica;
- Reageerbuisbevruchting.
Soorten biotechnologie
Om identificatie te vergemakkelijken, wordt biotechnologie ingedeeld in 10 kleuren volgens het werkgebied.
- rode biotechnologie: technologieën ontwikkeld voor de geneeskunde en de menselijke gezondheid.
- witte biotechnologie: technologieën om industriële processen te verbeteren.
- groene biotechnologie: technologieën voor de landbouw.
- blauwe biotechnologie: technologieën voor het gebruik van mariene hulpbronnen.
- Gele biotechnologie: technologieën voor voeding en voedselproductie.
- grijze biotechnologie: technologieën voor de bescherming en het herstel van het milieu.
- bruine biotechnologie: technologieën voor bodembehandeling.
- gouden biotechnologie: technologieën voor bioinformatica en nanobiotechnologie.
- paarse biotechnologie: technologieën voor intellectueel eigendom en bioveiligheid.
- zwarte biotechnologie: technologieën die worden gebruikt als biologische wapens.
Belang van biotechnologie
Hoewel de mens al duizenden jaren biotechnologie gebruikt, bijvoorbeeld voor het maken van brood, drinken en kazen, heeft kennis op verschillende wetenschappelijke gebieden een revolutie teweeggebracht in de manier waarop organismen worden gemanipuleerd om bepaalde producten te verkrijgen en Rechtszaak.
De ontwikkeling van biotechnologie, met ondersteuning van onder meer Microbiologie, Moleculaire Biologie, Genetica, Engineering en Informatica, is van belang voor:
- Ziekten voorkomen, ernst en sterfte verminderen;
- Vroegtijdig diagnosticeren van ziekten en levens redden;
- Kosten verlagen, industriële productie vereenvoudigen en versnellen;
- Creëer planten en inputs met gewenste eigenschappen om de landbouwopbrengst te verhogen.
Het is vermeldenswaard dat deze voorbeelden betrekking hebben op de gebieden met de grootste ontwikkeling in de biotechnologie, maar hun belang is niet beperkt tot alleen dat.
Biotechnologische toepassingen
De belangrijkste toepassingen van biotechnologie zijn gerelateerd aan de geneeskunde, naast landbouw en voedselproductie, maar ook aan het milieu.
in de geneeskunde:
- Productie van insuline, medicijnen en vaccins;
- Manipulatie van dieren, zoals varkens, om organen te gebruiken bij transplantaties;
- Antilichaamproductie in het laboratorium voor patiënten met een deficiënt immuunsysteem;
- Gentherapie voor de behandeling van ziekten zoals kanker, neurologische en cardiovasculaire ziekten, waarvan de conventionele behandelingen niet efficiënt zijn;
- Stamcelonderzoek voor therapeutische doeleinden.
in de landbouw:
- Productie van inputs, zoals: meststoffen, zaden en pesticiden;
- Plantgenetische verbetering;
- Voedselverwerking: transgeen voedsel
in het milieu:
- Bioremediatie: afhankelijk van het type verontreiniging en omgevingsomstandigheden worden verschillende technieken gebruikt om verontreiniging in het milieu te verminderen of te elimineren;
- Bioconversie van afval uit de landbouw;
- Productie van biobrandstoffen uit levende organismen of plantenresten;
- Productie van biologisch afbreekbaar plastic uit microalgen.
Leer meer over Bioremediatie.
Geschiedenis van de biotechnologie
In de oudheid, meer dan 4000 jaar geleden, werden al technieken voor het manipuleren van levende wezens gebruikt om bepaalde resultaten te verkrijgen; bijvoorbeeld om wijn of brood te maken, waarbij de sleutel fermentatie is die wordt uitgevoerd door micro-organismen, gisten.
Begin van de microbiologie
Met de ontwikkeling van de verschillende wetenschappelijke gebieden was het mogelijk om te begrijpen hoe de processen plaatsvonden. Aan het einde van de 19e eeuw leidde de microbiologische studies van Louis Pasteur ertoe dat hij fermentatie ontdekte in zijn experimenten.
DNA-molecuul ontdekking Mol
Daarmee stopten mensen te geloven in spontane generatie en ging de aandacht naar de studie van micro-organismen en celtheorie.
Wetenschappers James Watson, Francis Crick en Maurice Wilkins kregen in 1962 de Nobelprijs voor het beschrijven van de structuur van het DNA-molecuul in het jaar 1953 in het tijdschrift natuur.
Het door het paar gepresenteerde model was gebaseerd op informatie van Erwin Chargaff over stikstofbasen met behulp van de chromatografietechniek en in de röntgendiffractiebeelden verkregen door Rosalind Franklin.
Genetische manipulatie en recombinant DNA
De studies verdiepten zich en in 1978 kregen 3 onderzoekers opnieuw de Nobelprijs voor het isoleren van restrictie-enzymen, de basis voor de recombinant-DNA-techniek.
Lees over spontane generatie op Oorsprong van het leven.
Biotechnologie in de geneeskunde
Biologisch onderzoekslaboratorium.
De oorspronkelijke doelstellingen van de moderne biotechnologie waren gericht op gezondheidskwesties van mens en dier, met het gebruik van micro-organismen om medicijnen te vervaardigen.
De technieken zijn echter veel gediversifieerd en momenteel zijn er veel toepassingsmogelijkheden, zowel binnen de geneeskunde als op andere gebieden.
Het is opmerkelijk dat het onderzoek begon te worden ontwikkeld in de laboratoria van universiteiten en openbare onderzoekscentra, maar momenteel domineren degenen die de onderzoek en de biotechnologiemarkt zijn particuliere bedrijven, grote farmaceutische en agrochemische multinationals, dus de waarden en doelstellingen zijn anders.
Toepassingen van genetische manipulatie
Er worden veel biotechnologieën gebruikt in de gezondheidssector, een van de grootste toepassingsgebieden van deze technieken in Brazilië.
Dierlijke organen worden gebruikt voor transplantaties, insulineproductie en vaccins via de recombinant-DNA-techniek, onder meer voor de productie van medicijnen, hormonen en antilichamen.
Zeer controversieel zijn de benaderingen met betrekking tot: klonen, die ethische kwesties met zich meebrengt.
Evenzo is het onderzoek voortgezet en toegepast op: reproductief klonen, in geval van onvruchtbaarheid of om toekomstige ziekten te voorkomen, en therapeutisch klonen, wat wijst op de behandeling van degeneratieve ziekten met behulp van stamcellen, als een voordeel van de methode.
Lees ook over gentherapie.
Biotechnologie in de landbouw
Plantaardige weefselkweek.
In de landbouw- en voedingssector zijn de oudste toepassingen van biotechnologie, bijvoorbeeld wanneer de wezen kruisingen tussen plantensoorten om andere variëteiten te verkrijgen of de resultaten van oogst.
"Groene revolutie"
In de tweede helft van de 20e eeuw werd een model dat voornamelijk in de VS werd ontwikkeld, geïnternationaliseerd door de zogenaamde "groene revolutie”.
In Brazilië, vanaf de jaren 60, in navolging van de "groene revolutie" begonnen transformaties plaats te vinden in de landelijke omgeving, met als doel: de sector moderniseren landbouw, het aanbod van voedsel en producten voor export vergroten en ook arbeidskrachten vrijmaken voor gebruik door de sector stedelijk-industrieel.
Geïmporteerde technologieën die zijn ontwikkeld voor gematigde klimaten en niet voor tropische ecosystemen, waar de bodems heel verschillend zijn en er een grotere biodiversiteit is, zoals de Brazilië.
Genetisch gemodificeerde (GGO) en transgene organismen
De productie van transgenen is een feit en de belangrijkste gemodificeerde voedingsmiddelen zijn maïs, soja en tarwe.
DE soja, is bijvoorbeeld aanwezig in de meeste geïndustrialiseerde voedingsmiddelen in verschillende vormen, het is een van de belangrijkste transgene voedingsmiddelen en deze informatie wordt niet altijd correct doorgegeven aan de consument.
Milieu-biotechnologie
Het gebruik van milieuvriendelijke biotechnologieën is een manier om een door mensen gecreëerde situatie te keren en die wereldwijd groeit, de productie van afval uit verschillende activiteiten mensen.
Het is een manier om gecontroleerde natuurlijke processen te gebruiken om de toestand van vervuilde ecosystemen te verbeteren of om biologisch afbreekbare oplossingen te creëren die vervuiling voorkomen.
Zo worden levende wezens gebruikt: onder andere bacteriën, algen, planten om processen uit te voeren zoals fermentatie, aërobe en anaërobe ademhaling en controle van de vervuiling van een bepaald milieu.
Een andere interessante toepassing van biotechnologie op milieugebied is het hergebruik van afval agrarisch (zoals suikerriet bagasse), of vast afvalwater (riool) voor de productie van energie en biobrandstoffen.
Voordeel of nadeel?
Veel van de toepassingen van biotechnologie kunnen gunstig zijn voor de mensheid, maar ze genereren controverses over de gevolgen voor de gezondheid van mens en dier, milieueffecten en de samenleving. Wat zeker is, is dat nog steeds niet bekend lange termijn effecten zeker.
Voordelen van biotechnologie
- Verhoogde voedselproductie, voornamelijk ingegeven door de mogelijkheid om honger in de wereld te beëindigen;
- Mogelijkheid om meer voedzame voedingsmiddelen met geneeskrachtige eigenschappen te verkrijgen;
- Therapeutische technieken voor ziekten die nog steeds niet te genezen zijn, zoals kanker, of waarvan de behandelingen niet zo effectief zijn;
- Productie van medicijnen, naast hormonen, antilichamen en insuline;
- Gebruik van bioremediatie om milieuverontreiniging te beheersen en te elimineren;
- Productie van biologisch afbreekbare producten om milieuvervuiling te verminderen;
Negatieve effecten
- Intensief gebruik van pesticiden en anorganische meststoffen;
- Interferentie in de balans van de natuur;
- Creatie van genetisch gemodificeerde (onvruchtbare) zaden;
- "genetische vervuiling", aangezien het niet mogelijk is de effecten van de verspreiding van genetisch gemodificeerde organismen in het milieu te beheersen;
- Transgene voedingsmiddelen kunnen onder meer allergieën veroorzaken.
- Ethische kwesties met betrekking tot het klonen van levende wezens;
- De aanmaak van stamcellen veroorzaakt cellulaire stress die onder andere kan leiden tot vroegtijdige veroudering;