Біотехнологія - це галузь біології, яка розвивається технології з живих організмів, або сировина з них, заснована на біомолекулярних та клітинних процесах, для створення або модифікації продуктів та вирішення проблем у суспільстві.
Прикладами продуктів і методів, створених з прикладних біологічних наук, є:
- Вакцини;
- Антибіотики;
- Клонування;
- Трансгеніка;
- Запліднення in vitro.
Види біотехнології
Для полегшення ідентифікації біотехнологія класифікується на 10 кольорів відповідно до області експлуатації.
- червона біотехнологія: технології, розроблені для медицини та здоров'я людини.
- біла біотехнологія: технології вдосконалення промислових процесів.
- зелена біотехнологія: технології для сільського господарства.
- блакитна біотехнологія: технології використання морських ресурсів.
- Біла біотехнологія: технології харчування та виробництва продуктів харчування.
- сірі біотехнології: технології захисту та відновлення навколишнього середовища.
- коричневі біотехнології: технології обробки ґрунту.
- золота біотехнологія: технології для біоінформатики та нанобіотехнологій.
- фіолетові біотехнології: технології інтелектуальної власності та біобезпеки.
- чорна біотехнологія: технології, що використовуються як біологічна зброя.
Значення біотехнології
Хоча люди використовують біотехнології тисячі років, використовуючи, наприклад, мікроорганізми для виготовлення хліба, напоїв та сири, знання в різних наукових галузях революціонізували спосіб маніпулювання організмами з метою отримання певних продуктів і Юридичний позов.
Розвиток біотехнологій за підтримки, зокрема, мікробіології, молекулярної біології, генетики, техніки та інформатики є важливим для:
- Запобігати захворюванням, зменшуючи тяжкість та летальність;
- Рано діагностуйте захворювання та рятуйте життя;
- Зменшити витрати, спростити та прискорити промислове виробництво;
- Створюйте рослини та сировину з бажаними характеристиками для збільшення врожайності сільського господарства.
Варто зазначити, що ці приклади стосуються областей найбільшого розвитку в біотехнології, але їх значення обмежується не лише цим.
Застосування біотехнологій
Найважливіші сфери застосування біотехнологій пов'язані зі сферою медицини, крім сільського господарства та виробництва продуктів харчування, а також із навколишнім середовищем.
в медицині:
- Виробництво інсуліну, ліків та вакцин;
- Маніпуляції з тваринами, такими як свині, для використання органів при трансплантації;
- Виробництво антитіл в лабораторії для пацієнтів з дефіцитом імунної системи;
- Генна терапія для лікування таких захворювань, як рак, неврологічні та серцево-судинні захворювання, традиційні методи лікування яких не ефективні;
- Дослідження стовбурових клітин з терапевтичною метою.
У фермерському господарстві:
- Виробництво сировини, таких як: добрива, насіння та пестициди;
- Генетичне вдосконалення рослин;
- Харчова промисловість: трансгенна їжа
в навколишньому середовищі:
- Біоремедіація: залежно від типу забруднення та умов навколишнього середовища застосовуються різні методи для зменшення або усунення забруднення в навколишньому середовищі;
- Біоконверсія відходів сільського господарства;
- Виробництво біопалива з живих організмів або рослинних залишків;
- Біорозкладаний пластик з мікроводоростей.
Дізнайтеся більше про Біоремедіація.
Історія біотехнології
У античності, понад 4000 років тому, методи маніпулювання живими істотами вже використовувались для отримання певних результатів; наприклад, для виготовлення вина або хліба, де ключовим є бродіння, яке здійснюється мікроорганізмами, дріжджами.
Початок мікробіології
З розвитком різних наукових напрямків можна було зрозуміти, як протікали процеси. Наприкінці XIX століття мікробіологічні дослідження Луї Пастера змусили його виявити бродіння у своїх експериментах.
Відкриття молекули ДНК
З цим люди перестали вірити у спонтанне породження, і увага звернулася на вивчення мікроорганізмів та теорію клітин.
Вчені Джеймс Уотсон, Френсіс Крик і Моріс Вілкінс були нагороджені Нобелівською премією в 1962 році за опис структури молекули ДНК в 1953 році в журналі природи.
Модель, представлена парою, базувалася на інформації Ервіна Чаргаффа про основи азоту з використанням техніки хроматографії та на рентгенівських дифракційних зображеннях, отриманих Розалінд Франклін.
Генна інженерія та рекомбінантна ДНК
Дослідження поглибилися, і в 1978 р. 3 дослідники знову були нагороджені Нобелівською премією за виділення рестрикційних ферментів, основи техніки рекомбінантної ДНК.
Прочитайте про спонтанне породження на Походження життя.
Біотехнологія в медицині
Лабораторія біологічних досліджень.
Початкові цілі сучасної біотехнології були зосереджені на питаннях здоров’я людей та тварин із використанням мікроорганізмів для виробництва ліків.
Однак методи значно урізноманітнили, і в даний час існує багато можливостей застосування як в медицині, так і в інших областях.
Примітно, що дослідження почали розвиватися в лабораторіях університетів та державних дослідницьких центрів, проте в даний час ті, хто домінує в дослідження та ринок біотехнологій - це приватні компанії, великі фармацевтичні та агрохімічні транснаціональні компанії, тому значення та цілі різні.
Застосування генної інженерії
У секторі охорони здоров’я існує багато біотехнологій, що є однією з найбільших сфер застосування цих методів у Бразилії.
Органи тварин використовуються для трансплантації, виробництва інсуліну та вакцин за допомогою техніки рекомбінантної ДНК, серед іншого для виробництва ліків, гормонів та антитіл.
Дуже суперечливими є підходи, пов'язані з клонування, що стосується етичних питань.
Аналогічним чином дослідження продовжуються і застосовуються репродуктивне клонування, у випадках безпліддя або для запобігання майбутнім захворюванням, і терапевтичне клонування, що вказує на лікування дегенеративних захворювань із застосуванням стовбурових клітин як перевагу методу.
Також читайте про генна терапія.
Біотехнології в сільському господарстві
Культура тканин рослин.
У сільському господарстві та харчовій галузі найдавніші види використання біотехнологій, наприклад, коли це істота схрещування між видами рослин для отримання інших сортів або поліпшення результатів урожай.
"Зелена революція"
У другій половині 20 століття модель, розроблена в основному в США, стала інтернаціоналізованою завдяки так званій "зелена революція”.
У Бразилії з 1960-х років, за формою "зеленої революції" в сільському середовищі почали відбуватися трансформації, завданнями яких були: модернізація сектору сільського господарства, збільшити пропозицію продуктів харчування та продуктів на експорт, а також звільнити робочу силу, яка буде використовуватися сектором місько-промислові.
Імпортні технології, які були розроблені для помірного клімату, а не для тропічні екосистеми, де ґрунти дуже різні і існує більше біорізноманіття, наприклад Бразилія.
Генетично модифіковані (ГМО) та трансгенні організми
Виробництво трансгенних речовин є реальністю, і основними модифікованими продуктами є кукурудза, соя та пшениця.
THE Соєвий, наприклад, присутній у більшості промислово розвинених продуктів харчування у різних формах, це одна з основних трансгенні продукти і ця інформація не завжди правильно передається споживачеві.
Екологічна біотехнологія
Використання екологічних біотехнологій - це способи змінити ситуацію, створену людьми і яка зростає у всьому світі, виробництво відходів від різних видів діяльності людські істоти.
Це спосіб використання контрольованих природних процесів для поліпшення стану забруднених екосистем або для створення біодеградуючих рішень, що дозволяють уникнути забруднення.
Таким чином, для здійснення процесів використовуються живі істоти: бактерії, водорості, рослини, серед іншого такі як бродіння, аеробне та анаеробне дихання та контроль забруднення певного середовище.
Іншим цікавим застосуванням біотехнологій в екологічній галузі є повторне використання відходів сільського господарства (наприклад, цукровий очерет) або твердих стоків (стічних вод) для виробництва енергії та біопаливо.
Перевага чи недолік?
Багато застосувань біотехнологій можуть бути корисними для людства, але вони породжують суперечки щодо наслідків для здоров'я людей та тварин, впливу на навколишнє середовище та суспільство. Певне, що це досі невідомо напевно, довгострокові ефекти.
Переваги біотехнології
- Збільшення виробництва продуктів харчування, головним чином мотивоване можливістю покінчити з голодом у світі;
- Можливість отримання більш поживної їжі з лікувальними властивостями;
- Терапевтичні методи лікування захворювань, які ще не вилікували, таких як рак, або лікування яких не є таким ефективним;
- Виробництво ліків, крім гормонів, антитіл та інсуліну;
- Використання біомедикаментозних засобів для контролю та усунення забруднення в середовищі;
- Виробництво біологічно розкладаються продуктів для зменшення забруднення навколишнього середовища;
Негативні наслідки
- Інтенсивне використання пестицидів та неорганічних добрив;
- Втручання в рівновагу природи;
- Створення генетично модифікованих (безплідних) насіння;
- "Генетичне забруднення", оскільки неможливо контролювати наслідки поширення генетично модифікованих організмів у навколишньому середовищі;
- Трансгенні продукти можуть, крім іншого, спричинити алергію.
- Етичні питання, пов’язані з клонуванням живих істот;
- Виробництво стовбурових клітин викликає стільниковий стрес, що може призвести до передчасного старіння, серед іншого;
