Biotechnologia jest dyscypliną nauk
technicznych wykorzystującą procesy
biologiczne na skalę przemysłową.
Konwencja o różnorodności biologicznej
ONZ podaje jedną z najszerszych definicji:
Biotechnologia oznacza zastosowanie
technologiczne, które używa systemów
biologicznych, organizmów żywych lub ich
składników, żeby wytwarzać lub
modyfikować produkty lub procesy w
określonym zastosowaniu.
Innymi słowy, biotechnologia
Innymi słowy, biotechnologia
to stosowane przez człowieka
to stosowane przez człowieka
sposoby wykorzystywania
sposoby wykorzystywania
organizmów w celu uzyskania
organizmów w celu uzyskania
różnych produktów.
różnych produktów.
Metody z zakresu biotechnologii są
wykorzystywane od tysięcy lat.
Przykładowo: produkcja piwa jest
procesem biotechnologicznym, w którym
wykorzystuje się fermentację cukrów
prostych przez drożdże. W wyniku
niedostatecznej ilości tlenu, utlenianie
jest niezupełne i następuje fermentacja.
Innym przykładem jest produkcja
przetworów mlecznych.
Innymi od dawna stosowanymi procesami
biotechnologicznymi są także:
Kiszenie ogórków
Produkcja alkoholu
Zdolność części bakterii do koncentrowania w
swoich komórkach niektórych metali
wykorzystywana jest w górnictwie poprzez
bioługowanie.
Bioługowanie to proces, w którym stosuje się
właściwości mikroorganizmów w celu wymycia
różnych pierwiastków z ubogich rud zazwyczaj
metali. Wykorzystuje się zdolność zakwaszania
środowiska przez mikroorganizmy
chemolitotroficzne. Drobnoustroje takie
korzystają ze związków nieorganicznych jako
źródła energii, a jednocześnie ich
metabolizmowi towarzyszy wytwarzanie dużej
ilości kwasu - obniża się wtedy pH środowiska
(zwiększa kwasowość). W takiej sytuacji wiele
substancji staje się rozpuszczalna i można je
wymyć, odzyskać np. metal z rudy tego metalu.
Osiągniecie biotechnologii w rolnictwie
to wyhodowanie genetycznie
modyfikowanych roślin:
›
Odpornych na działanie herbicydów,
szczkodników czy niekorzystnych warunków
środowiska
›
Dających większe plony
›
Mających wyższe walory użytkowe (np.
pomidory i banany o przedłużonej trwałości,
truskawki oporne na przemarzanie)
wprowadzanie roślin
danego gatunku do in vitro (sterylizacja)
opracowanie optymalnej pożywki dla
wzrostu
danego gatunku roślin
efektywne namnażanie roślin w
warunkach in vitro
Opracowanie projektów badawczych (np.
ocena wpływu pestycydu na rośliny
uprawne — w warunkach
in vitro, z założeniem wykonania 5
powtórzeń testu):
Zastosowanie inżynierii genetycznej w medycynie
niesie za sobą ogromne nadzieje na leczenie
chorób wywołanych obecnością zmutowanych
alleli. Postępowanie takie zwane „terapią
genową” polega na wprowadzaniu do komórek
pacjenta prawidłowych genów w miejsce
uszkodzonych. Podejmowanie próby leczenia tą
metodą przyniosły w niektórych przypadkach
sukcesy.
Szczegółowa analiza DNA
ma coraz szersze
zastosowanie w medycynie
sądowej do identyfikacji
zarówno ofiar, jak i
przestępców.
Produktami biotechnologii
używanymi w genetyce i medycynie
są także chipy DNA i znaczniki
radioaktywne używane w
medycynie.
Do ich produkcji wykorzystuje się
transgeniczne szczepy bakterii, którym
wprowadzono geny kodujące
odpowiednie białka np.:
›
niektóre hormony – jak insulina czy hormon
wzrostu
›
Białka będące czynnikami krzepnięcia krwi
(konieczne u ludzi chorych na hemofilię)
›
Szczepionka przeciw WZW typu B –całkowicie
bezpieczna, bo zawiera tylko antygeny, a nie
całe wirusy
Nowoczesna biotechnologia
jest często związana z
użyciem genetycznie
zmodyfikowanych
organizmów takich jak
pałeczka okrężnicy
pałeczka okrężnicy lub
drożdże
drożdże do produkcji np.
insuliny lub antybiotyków.
Genetycznie zmienione
komórki ssacze, takie jak
komórki jajnikowe
komórki jajnikowe
chomika
chomika
chińskiego
chińskiego
(ang. CHO - Chinese
Hamster Ovarian) są
stosowane w produkcji
lekarstw.
insulina
6000 p. n. e. - produkcja piwa, wina, chleba z użyciem drożdży
4000 p. n. e. - produkcja w Chinach jogurtu i sera z użyciem bakterii produkujących kwas
mlekowy
1675 - odkrycie mikrobów
1856 - Grzegorz Mendel odkrywa prawa dziedziczenia
1919 - pierwsze użycie słowa biotechnologia przez Karla Ereky'ego - węgierskiego
agronoma
1953 - James D. Watson i Francis Crick opisują strukturę DNA
1972 - odkrycie, że ludzkie DNA jest w 99% takie samo jak u szympansów i goryli
1975 - opracowanie produkcji przeciwciał monoklonalnych przez Köhlera i Milsteina
1980 - scharakteryzowanie nowoczesnej biotechnologii jako technologia rekombinacji
DNA.
- produkcja insuliny i innych leków w formie ludzkiej w E. coli - żywy szczep drożdży
piwnych Saccharomyces cerevisiae 1026 modyfikuje mikroflorę w przewodzie
pokarmowym krów i koni
1983 - wynalezienie PCR (polymerase chain reaction), techniki która zrewolucjonizowała
biotechnologię, przez Kary Mullisa i jego współpracowników w kalifornijskiej firmie Cetus
1990 - rozpoczęcie Projektu poznania ludzkiego genomu
1994 - FDA aprobuje pierwszą genetycznie zmodyfikowaną żywność - pomidor FlavrSavr
firmy Calgene
1997 - sklonowanie owcy, nazwanej Dolly, przez zespół Iana Wilmuta w brytyjskim
Instytucie Roslin
2000 - opublikowanie wersji roboczej ludzkiego genomu
2002 - zsekwencjonowanie DNA pierwszej rośliny uprawnej - ryżu
2003 - GloFish pierwsze zmodyfikowane genetycznie zwierzę domowe trafia do sprzedaży.
Wyhodowana w celu wykrywania zanieczyszczeń ryba fluoryzuje jasnoczerwono dzięki
genowi bioluminescencji
Urszula Bitner
Izabela Małek