Biotechnologia - Polski Serwis Naukowy

Cząsteczka insuliny

Biotechnologia - dyscyplina nauk technicznych wykorzystująca 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.

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.

Kwas mlekowy, (nazwa systematyczna: kwas 2-hydroksypropanowy), wzór sumaryczny C3H6O3 lub C2H4OHCOOH to organiczny hydroksykwas, obecny w skwaśniałym mleku (skąd pochodzi jego nazwa) oraz powstający w mięśniach w trakcie intensywnego wysiłku fizycznego, kiedy dochodzi do procesu beztlenowej glikolizy.
Pestycydy (łac. pestis – zaraza, pomór, caedo – zabijam) – substancje syntetyczne lub naturalne, stosowane do zwalczania organizmów szkodliwych lub niepożądanych, używane głównie do ochrony roślin uprawnych, lasów, zbiorników wodnych, ale również zwierząt, ludzi, produktów żywnościowych, a także do niszczenia żywych organizmów, uznanych za szkodliwe, w budynkach inwentarskich, mieszkalnych, szpitalnych i magazynach.

Zdolność części bakterii do koncentrowania w swoich komórkach niektórych metali wykorzystywana jest w górnictwie (bioługowanie ang. bioleaching). Biotechnologia znajduje także zastosowanie w recyklingu i oczyszczaniu środowiska z zanieczyszczeń bioremediacja oraz produkcji broni biologicznej. Produktami biotechnologii używanymi w genetyce i medycynie są także chipy DNA i znaczniki radioaktywne używane w medycynie.

Ryż (Oryza L.) - rodzaj zbóż z rodziny wiechlinowatych obejmujący około 20 gatunków. Występuje w strefie klimatów gorących i ciepłych na całym świecie. Ryż spożywczy, będący podstawą wyżywienia 1/3 ludności świata, jest produktem otrzymywanym z ziarna ryżu siewnego.
Organizmy zmodyfikowane genetycznie w skrócie GMO (ang. Genetically Modified Organisms) to organizmy, których geny zostały celowo zmienione przez człowieka.

Nowoczesna biotechnologia jest często związana z użyciem genetycznie zmodyfikowanych organizmów (GMO) takich jak pałeczka okrężnicy lub drożdże do produkcji np. insuliny lub antybiotyków. Genetycznie zmienione komórki ssacze, takie jak komórki jajnikowe chomika chińskiego (ang. CHO - Chinese Hamster Ovarian) są stosowane w produkcji lekarstw.

Piwo – najstarszy i najczęściej spożywany . W znaczeniu ogólnym piwo to każdy napój otrzymany w wyniku enzymatycznej hydrolizy skrobi i białek zawartych w ziarnach zbóż i poddany fermentacji alkoholowej. W węższym znaczeniu pod pojęciem piwa rozumie się zawierający alkohol i dwutlenek węgla napój otrzymany w wyniku fermentacji alkoholowej wody, słodu i chmielu przy użyciu wyselekcjonowanych szczepów drożdży.
Gen (gr. γηνοσ – ród, pochodzenie) – podstawowa jednostka dziedziczności, która determinuje powstanie jednego polipeptydu lub kwasów rRNA lub tRNA.

Biotechnologia to także transgeniczne zwierzęta i transgeniczne rośliny. Przykładem jest projektowanie roślin mogących rosnąć w specyficznych warunkach np. w obecności lub braku pewnych związków chemicznych. Z zieloną biotechnologią wiązane są nadzieje, że może ona być bardziej przyjazna środowisku niż rolnictwo wysokotowarowe - np. uprawiając zaprojektowane rośliny produkujące pestycydy, co eliminuje potrzebę ich stosowania zewnętrznego (kukurydza Bt). Kwestia, czy takie rozwiązania są przyjaźniejsze środowisku jest tematem sporu. Ponieważ zmieniony materiał genetyczny podlega takim samym prawom, jak każdy inny, to istnieje np. możliwość mutacji np. niekontrolowanego przepływu genów.

Kary Banks Mullis (ur. 28 grudnia 1944 w Lenoir, Karolina Północna, Stany Zjednoczone) – amerykański biochemik uważany za wynalazcę PCR, fundamentalnej dla biologii molekularnej techniki, pozwalającej na kopiowanie specyficznych sekwencji DNA. Za pracę w tej dziedzinie Kary Mullis otrzymał w roku 1993 Nagrodę Nobla. W rozmowie z Albertem Hofmannem wyznał, że odkrycie reakcji łańcuchowej polimerazy zawdzięcza po części LSD W wywiadzie opublikowanym we wrześniowym wydaniu California Monthly (1994), Mullis powiedział, ze "w latach sześćdziesiątych i wczesnych siedemdziesiątych XX wieku zażywałem dużo LSD, podobnie jak inni pracownicy Uniwersytetu Berkeley. Było to doświadczenie otwierające umysł. Dużo ważniejsze niż jakiekolwiek zajęcia, w których brałem udział."
Open Directory Project (zwany także DMoz od Directory Mozilla) – otwarty katolog stron WWW, utrzymywany na serwerach koncernu Time Warner, w którym zarówno drzewo kategorii jak i wszelkie wpisy są redagowane przez wspólnotę redaktorów-ochotników.

Przykładem zastosowania biotechnologii w przemyśle jest projektowanie organizmów produkujących pożądane związki chemiczne.

Kalendarium

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

Ser – produkt spożywczy wytwarzany z mleka. Zazwyczaj produkuje się go poprzez wytrącenie z mleka tłuszczu i białka w postaci skrzepu, który zostaje poddany dalszej obróbce. Istnieje wiele gatunków sera i dzieli się je pod różnymi względami, na przykład: gatunku mleka, zawartości tłuszczu, konsystencji, procesu produkcyjnego i czasu dojrzewania.
Insulina – anaboliczny hormon peptydowy o działaniu ogólnoustrojowym, odgrywający zasadniczą rolę przede wszystkim w metabolizmie węglowodanów, lecz także białek i tłuszczów. Nazwa insulina z łac. insula - wyspa, pochodzi od wysepek Langerhansa trzustki, gdzie insulina jest produkowana.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)