Biotehnologija je veja biologije, ki se razvija tehnologije iz živih organizmovali surovine iz njih, ki temeljijo na biomolekularnih in celičnih procesih, za ustvarjanje ali spreminjanje izdelkov in reševanje družbenih problemov.
Primeri izdelkov in metod, ustvarjenih iz uporabnih bioloških znanosti, so:
- Cepiva;
- Antibiotiki;
- Kloniranje;
- Transgenika;
- In vitro oploditev.
Vrste biotehnologije
Za lažjo identifikacijo je biotehnologija razvrščena v 10 barv glede na področje delovanja.
- rdeča biotehnologija: tehnologije, razvite za medicino in zdravje ljudi.
- bela biotehnologija: tehnologije za izboljšanje industrijskih procesov.
- zelena biotehnologija: tehnologije za kmetijstvo.
- modra biotehnologija: tehnologije za uporabo morskih virov.
- Rumena biotehnologija: tehnologije za prehrano in proizvodnjo hrane.
- siva biotehnologija: tehnologije za zaščito in obnovo okolja.
- rjava biotehnologija: tehnologije za obdelavo tal.
- zlata biotehnologija: tehnologije za bioinformatiko in nanobiotehnologijo.
- vijolična biotehnologija: tehnologije za intelektualno lastnino in biološko varnost.
- črna biotehnologija: tehnologije, ki se uporabljajo kot biološko orožje.
Pomen biotehnologije
Čeprav človeška bitja že tisočletja uporabljajo biotehnologijo, na primer za pripravo kruha, pijač in mikroorganizmov siri, znanje na različnih znanstvenih področjih je revolucioniralo način manipuliranja z organizmi, da bi dobili določene izdelke in Odvetniška tožba.
Razvoj biotehnologije je ob podpori mikrobiologije, molekularne biologije, genetike, inženirstva in informatike med drugim pomemben za:
- Preprečevanje bolezni, zmanjšanje resnosti in smrtnosti;
- Zgodaj diagnosticirajte bolezni in rešite življenja;
- Zmanjšajte stroške, poenostavite in pospešite industrijsko proizvodnjo;
- Ustvarite rastline in surovine z zaželenimi značilnostmi za povečanje kmetijskega pridelka.
Omeniti velja, da so ti primeri povezani s področji, ki imajo največji razvoj v biotehnologiji, vendar njihov pomen ni omejen le na to.
Uporaba biotehnologije
Najpomembnejše uporabe biotehnologije so poleg kmetijstva in pridelave hrane povezane tudi s področjem medicine in tudi z okoljem.
v medicini:
- Proizvodnja insulina, zdravil in cepiv;
- Manipulacija z živalmi, kot so prašiči, za uporabo organov pri presaditvah;
- Proizvodnja protiteles v laboratoriju za bolnike s pomanjkljivim imunskim sistemom;
- Genska terapija za zdravljenje bolezni, kot so rak, nevrološke in kardiovaskularne bolezni, katerih konvencionalno zdravljenje ni učinkovito;
- Raziskave matičnih celic za terapevtske namene.
V kmetijstvu:
- Proizvodnja surovin, kot so: gnojila, semena in pesticidi;
- Gensko izboljšanje rastlin;
- Predelava hrane: transgena hrana
v okolju:
- Bioremediacija: glede na vrsto kontaminacije in okoljske razmere se uporabljajo različne tehnike za zmanjšanje ali odpravo kontaminacije v okolju;
- Biokonverzija odpadkov iz kmetijstva;
- Proizvodnja biogoriv iz živih organizmov ali rastlinskih ostankov;
- Biorazgradljiva proizvodnja plastike iz mikroalg.
Več o Bioremediacija.
Zgodovina biotehnologije
V antiki so pred več kot 4000 leti tehnike za manipulacijo z živimi bitji že uporabljali za doseganje določenih rezultatov; na primer za izdelavo vina ali kruha, kjer je ključno vrenje, ki ga izvajajo mikroorganizmi, kvasovke.
Začetek mikrobiologije
Z razvojem različnih znanstvenih področij je bilo mogoče razumeti, kako so potekali procesi. Konec 19. stoletja so ga mikrobiološke študije Louisa Pasteurja privedle do tega, da je v svojih poskusih odkril fermentacijo.
Odkrivanje molekul DNA
S tem so ljudje prenehali verjeti v spontano generacijo in pozornost je bila usmerjena v preučevanje mikroorganizmov in teorije celic.
Znanstveniki James Watson, Francis Crick in Maurice Wilkins so leta 1962 prejeli Nobelovo nagrado za opis strukture molekule DNA leta 1953 v reviji narave.
Model, ki ga je predstavil par, je temeljil na informacijah Erwina Chargaffa o dušikovih bazah z uporabo kromatografske tehnike in na rentgenskih difrakcijskih slikah, ki jih je dobila Rosalind Franklin.
Genetsko inženirstvo in rekombinantna DNA
Študije so se poglobile in leta 1978 so trije raziskovalci ponovno prejeli Nobelovo nagrado za izolacijo restrikcijskih encimov, temelj za tehniko rekombinantne DNA.
Preberite o spontani generaciji na Izvor življenja.
Biotehnologija v medicini
Laboratorij za biološke raziskave.
Začetni cilji sodobne biotehnologije so bili osredotočeni na vprašanja zdravja ljudi in živali z uporabo mikroorganizmov za proizvodnjo zdravil.
Vendar so se tehnike precej razvejale in trenutno obstaja veliko možnosti uporabe tako v medicini kot na drugih področjih.
Omeniti velja, da so se raziskave začele razvijati v laboratorijih univerz in javnih raziskovalnih središč, vendar trenutno tisti, ki prevladujejo nad raziskave in trg biotehnologije so zasebna podjetja, velike farmacevtske in agrokemične multinacionalke, zato so vrednosti in cilji različni.
Aplikacije genskega inženiringa
V zdravstvenem sektorju se uporablja veliko biotehnologij, kar je eno največjih področij uporabe teh tehnik v Braziliji.
Živalski organi se uporabljajo za presaditve, proizvodnjo insulina in cepiv s tehniko rekombinantne DNA, med drugim za proizvodnjo zdravil, hormonov in protiteles.
Zelo sporni so pristopi, povezani z kloniranje, ki vključuje etična vprašanja.
Podobno se raziskave nadaljujejo in se uporabljajo za razmnoževalno kloniranje, v primerih neplodnosti ali za preprečevanje prihodnjih bolezni in terapevtsko kloniranje, kar kaže na zdravljenje degenerativnih bolezni z uporabo izvornih celic kot prednost metode.
Preberite tudi o genska terapija.
Biotehnologija v kmetijstvu
Kultura rastlinskega tkiva.
V kmetijstvu in živilskem sektorju so najstarejše uporabe biotehnologije, na primer takrat križanja med rastlinskimi vrstami za pridobitev drugih sort ali izboljšanje rezultatov žetev.
"Zelena revolucija"
V drugi polovici 20. stoletja se je model, razvit predvsem v ZDA, internacionaliziral s tako imenovanim "zelena revolucija”.
V Braziliji od šestdesetih let naprej, po kalupih "zelene revolucije" so se v podeželskem okolju začele izvajati preobrazbe, katerih cilji so bili: posodobiti sektor povečati ponudbo hrane in proizvodov za izvoz ter tudi sprostiti delovno silo, ki jo bo sektor uporabljal mestno-industrijski.
Uvožene tehnologije, ki so bile razvite za zmerno podnebje in ne za tropskih ekosistemov, kjer so tla zelo različna in obstaja večja biotska raznovrstnost, kot je Brazilija.
Gensko spremenjeni (GSO) in transgeni organizmi
Proizvodnja transgenih snovi je resničnost, glavna spremenjena živila pa so koruza, soja in pšenica.
THE Sojana primer je v večini industrializiranih živil v različnih oblikah, je ena glavnih transgenih živil in te informacije niso vedno pravilno posredovane potrošniku.
Okoljska biotehnologija
Uporaba okoljskih biotehnologij je način, kako spremeniti situacijo, ki so jo ustvarili ljudje in ki narašča po vsem svetu, nastajanje odpadkov iz različnih dejavnosti ljudje.
To je način uporabe nadzorovanih naravnih procesov za izboljšanje stanja onesnaženih ekosistemov ali za ustvarjanje biološko razgradljivih rešitev, ki preprečujejo onesnaženje.
Tako se za izvajanje procesov uporabljajo živa bitja: med drugim bakterije, alge, rastline kot so fermentacija, aerobno in anaerobno dihanje in nadzor onesnaževanja določenega okolje.
Druga zanimiva uporaba biotehnologije na okoljskem področju je ponovna uporaba odpadkov (npr. bagasse iz sladkornega trsa) ali trdne odplake (odplake) za proizvodnjo energije in biogoriva.
Prednost ali pomanjkljivost?
Številne uporabe biotehnologije so lahko koristne za človeštvo, vendar jih ustvarjajo polemike o posledicah na zdravje ljudi in živali, vplive na okolje in družbo. Kar je gotovo, je to še vedno ni znano zagotovo dolgoročne učinke.
Prednosti biotehnologije
- Povečana proizvodnja hrane, ki jo v glavnem spodbuja možnost odprave lakote na svetu;
- Možnost pridobivanja bolj hranljivih živil z zdravilnimi lastnostmi;
- Terapevtske tehnike za bolezni, ki še nimajo zdravila, na primer rak, ali katerih zdravljenje ni tako učinkovito;
- Proizvodnja zdravil, poleg hormonov, protiteles in insulina;
- Uporaba bioremediacije za nadzor in odpravo onesnaženja v okolju;
- Proizvodnja biološko razgradljivih izdelkov za zmanjšanje onesnaževanja okolja;
Negativni vplivi
- Intenzivna uporaba pesticidov in anorganskih gnojil;
- Vmešavanje v ravnovesje narave;
- Ustvarjanje gensko spremenjenih (neplodnih) semen;
- "Gensko onesnaženje", ker ni mogoče nadzorovati učinkov širjenja gensko spremenjenih organizmov v okolju;
- Transgena živila lahko med drugim povzročijo alergije.
- Etična vprašanja, povezana s kloniranjem živih bitij;
- Proizvodnja matičnih celic povzroča celični stres, ki lahko med drugim privede do prezgodnjega staranja;
