Шта је биотехнологија? Историја и достигнућа биотехнологије

Биотехнологија је дисциплина која проучава како се организми користе за решавање технолошких проблема. Другим речима, то је наука која проучава живе организме у потрази за новим начинима да задовољи људске потребе. На пример, генетски инжењеринг или клонирање су нове дисциплине које се користе са истом активношћу као и организми и најновија компјутерска технологија.

Биотехнологија: укратко

Концепт "биотехнологије" је врло често збуњен са генетским инжењерингом, који је настао у КСКС-КСКСИ веку, а заправо се биотехнологија односи на ширу специфичност рада. Биотехнологија је специјализована за модификацију биљака и животиња хибридизацијом и вештачком селекцијом људске потребе.

Ова дисциплина је омогућила човечанству да побољша квалитет прехрамбених производа, да повећа очекивани животни век и продуктивност живих организама - то је биотехнологија.

До 70-их година прошлог века овај термин се користио искључиво у прехрамбеној индустрији и пољопривреди. Тек 1970. године научници су почели да користе термин "биотехнологија" у лабораторијским истраживањима, као што су растући живи организми у епруветама или при стварању рекомбинантне ДНК. Ова дисциплина се заснива на наукама као што су генетика, биологија, биохемија, ембриологија, као и на роботици, хемијским и информационим технологијама.

На основу нових научних и технолошких приступа развијене су методе биотехнологије које се састоје од двије главне позиције:

• Велика и дубока култивација биолошких објеката у периодичном константном режиму.
• Узгој ћелија и ткива под посебним условима.

Нове методе биотехнологије омогућују манипулацију генима, стварање нових организама или промјену својстава постојећих живих станица. То омогућава да се интензивније користи потенцијал организама и олакшава економске активности особа

Историја биотехнологије

Колико год то чудно звучало, биотехнологија потиче из далеке прошлости, када су се људи тек почели бавити винарством, печењем и другим начинима кувања. На пример, биотехнолошки процес ферментације, у којем су микроорганизми активно учествовали, био је познат у древном Вавилону, где се нашироко користио.

Биотехнологија је као наука почела да се разматра тек почетком 20. века. Њен оснивач је био француски научник, микробиолог Лоуис Пастеур, а термин је први пут увео мађарски инжењер Карл Ереки (1917). Двадесети век обележио је брзи развој молекуларне биологије и генетике, где су се активно користила достигнућа хемије и физике. Једна од кључних фаза истраживања била је израда метода за узгој живих ћелија. У почетку, у индустријске сврхе, почели су да расту само печурке и бактерије, али после неколико деценија научници могу да створе било које ћелије, потпуно контролишући њихов развој.

Почетком 20. века, индустрија ферментације и микробиолошке индустрије се активно развијала. У овом тренутку, први покушаји су успостављање производње антибиотика. Развијају се први концентрати хране, контролише се ниво ензима у производима животињског и биљног порекла. Године 1940. научници су успјели добити први антибиотик, пеницилин. Ово је био подстицај за развој индустријске производње лекова, постоји читава индустрија фармацеутске индустрије, која је једна од ћелија модерне биотехнологије.

Данас се биотехнологија користи у прехрамбеној индустрији, медицини, пољопривреди и многим другим областима људске активности. Сходно томе, појавило се много нових научних праваца са префиксом "био".

Биоенгинееринг

На питање шта је биотехнологија, већина становништва ће без сумње одговорити да то није ништа друго него генетски инжењеринг. Ово је делимично тачно, али инжењеринг је само део опсежне биотехнолошке дисциплине.

Биоинжењеринг је дисциплина чија је основна дјелатност усмјерена на јачање људског здравља комбинирајући знања из подручја инжењерства, медицине, биологије и њихове примјене у пракси. Пуно име ове дисциплине је биомедицински инжењеринг. Њена главна специјализација је решавање медицинских проблема. Употреба биотехнологије у медицини омогућава нам да моделирамо, развијамо и проучавамо нове супстанце, развијамо фармацеутске препарате и чак спашавамо особу од урођених болести које се преносе кроз ДНК. Стручњаци у овој области могу креирати инструменте и опрему за спровођење нових процедура. Захваљујући употреби биотехнологије у медицини, развијени су вештачки зглобови, пејсмејкери, протезе коже, кардиопулмонални бајпас. Помоћу нових компјутерских технологија, стручњаци у области биоинжењеринга могу помоћу компјутерске симулације креирати протеине са новим својствима.

Биомедицина и фармакологија

Развој биотехнологије омогућио је нови поглед на медицину. Развијајући теоријску основу за људско тело, стручњаци у овој области имају прилику да користе нанотехнологију за промену биолошких система. Развој биомедицине дао је подстицај настанку нано-медицине, чија се главна активност састоји у праћењу, корекцији и пројектовању живих система на молекуларном нивоу. На пример, циљана испорука лекова. Ово није курирска достава из апотеке у кућу, већ пренос лека директно у оболелу ћелију тела.

Развија се и биофармакологија. Она проучава ефекте које супстанце биолошког или биотехнолошког порекла имају на организам. Истраживања у овој области знања фокусирају се на проучавање биофармацеутика и развој метода за њихово стварање. У биофармакологији, лекови се добијају из живих биолошких система или ткива.

Биоинформатика и бионика

Али биотехнологија није само проучавање молекула ткива и ћелија живих организама, већ и употреба рачунарске технологије. Тако се одвија биоинформатика. Укључује скуп приступа као што су:

• Геномска биоинформатика. То су методе рачунарске анализе које се користе у компаративној геномици.
• Структурна биоинформатика. Развој рачунарских програма који предвиђају просторну структуру протеина.
• Цалцулатион. Креирање рачунских методологија које могу управљати биолошким системима.

У овој дисциплини, уз биолошке методе, користе се методе математике, статистичких прорачуна и информатике. Како се технике рачунарства и математике користе у биологији, тако и данас у егзактним наукама могу користити теорију организације живих организама. Као у бионици. Јесте примењена наука где се принципи и структуре живе природе примењују у техничким уређајима. Можемо рећи да је ово нека врста симбиозе биологије и технологије. Дисциплински приступи у бионици разматрају са нове тачке гледишта и биологију и технологију. Бионика је испитивала сличне и карактеристичне карактеристике ових дисциплина. Ова дисциплина има три подврсте - биолошке, теоријске и техничке. Биолошка бионика проучава процесе који се одвијају у биолошким системима. Теоријска бионика гради математичке моделе биосистема. Техничка бионика примењује теоријске бионике да би решила различите проблеме.

Као што се може видети, достигнућа у биотехнологији су широко распрострањена у модерној медицини и јавном здравству, али ово је само врх леденог брега. Као што је већ поменуто, биотехнологија је почела да се развија од тренутка када је особа почела да припрема сопствену храну, а након тога се нашироко користила у пољопривреди за узгој нових усева и узгој нових раса домаћих животиња.

Целл Енгинееринг

Један од најважнијих метода у биотехнологији је ген и инжењеринг ћелија, који се фокусирају на стварање нових ћелија. Са овим алатима, човечанство је било у стању да створи живе ћелије од потпуно различитих елемената који припадају различитим врстама. Тако се ствара нови сет гена који не постоји у природи. Генетски инжењеринг омогућава особи да добије жељене квалитете од модификованих биљних или животињских ћелија.

Посебно се цијене достигнућа генетичког инжењеринга у пољопривреди. То вам омогућава да узгајате биљке (или животиње) са побољшаним квалитетима, такозваним узгојним врстама. Активности селекције се заснивају на избору животиња или биљака са израженим повољним знаковима. Након што се ови организми укрсте и добију хибрид са жељеном комбинацијом корисних особина. Наравно, ријечима све звучи једноставно, али добивање жељеног хибрида је прилично тешко. У стварности, организам се може добити само са једним или више корисних гена. Наиме, само неколико додатних квалитета се додаје изворном материјалу, али је и то омогућило да се направи огроман корак у развоју пољопривреде.

Узгој и биотехнологија омогућили су пољопривредницима да повећају приносе, чине воће већим, укуснијим и што је најважније, отпорним на мраз. Не заобилази бочне селекције и сточарске активности. Сваке године постоје нове пасмине домаћих животиња које могу осигурати више стоке и хране.

Достигнућа

У стварању узгајивача биљака научници разликују три таласа:

1. Крај 80-их. Тада су научници први пут почели да уклањају биљке које су отпорне на вирусе. Да би то урадили, узели су један ген од врста које су се одупирале болестима, „пресадиле“ га у ДНК структуру других биљака и натерале га да „ради“.
2. Почетак 2000-их. У овом периоду почеле су да се стварају биљке са новим потрошачким својствима. На пример, са високим садржајем уља, витамина, итд.
3. Наши дани. У наредних 10 година, научници планирају лансирати биљке за вакцину, биљке лијекова и биореккаткор биљке које ће производити компоненте за пластику, боје и сл.

Чак иу сточарству, изгледи за биотехнологију су невероватни. Већ дуго су створене животиње које имају трансгени ген, односно поседују неки функционални хормон, на пример, хормон раста. Али то су били само почетни експерименти. Као резултат истраживања, узгојене су трансгене козе које могу произвести протеин који зауставља крварење код пацијената који пате од слабог згрушавања крви.

Крајем деведесетих година прошлог века, амерички научници су се ухватили у коштац са клонирањем ћелија животињских ембриона. То би омогућило узгој стоке у епруветама, али сада овај метод треба још побољшати. Међутим, код ксенотрансплантације (трансплантација органа неких врста животињама од стране другог), научници у области примењене биотехнологије су постигли значајан напредак. На пример, свиње са људским геномом могу да се користе као донори, онда постоји минимални ризик од одбацивања.

Фоод Биотецхнологи

Као што је већ поменуто, оригиналне методе биотехнолошких истраживања почеле су да се користе у производњи хране. Јогурти, кисели тестови, пиво, вино, пекарски производи су производи добијени употребом биотехнологије хране. Овај сегмент студије обухвата процесе који имају за циљ промену, побољшање или стварање специфичних карактеристика живих организама, посебно бактерија. Стручњаци у овој области знања баве се развојем нових метода за производњу различитих прехрамбених производа. Тражити и унапређивати механизме и методе њихове припреме.

Храна коју човјек свакодневно једе треба да буде богата витаминима, минералима и аминокиселинама. Међутим, од данас, према УН-у, постоји проблем обезбјеђења хране људима. Скоро половина становништва нема одговарајућу количину хране, 500 милиона гладује, четвртина свјетске популације једе недовољно квалитетне хране.

Данас на планети живи 7,5 милијарди људи, а ако не предузмете потребне кораке за побољшање квалитета и количине хране, ако то не учините, онда ће људи у земљама у развоју имати катастрофалне посљедице. А ако можете заменити липиде, минерале, витамине, антиоксиданте са производима биотехнологије хране, онда је готово немогуће заменити протеине. Више од 14 милиона тона протеина сваке године није довољно да задовољи потребе човечанства. Али овде долази биотехнологија. Савремена производња протеина заснива се на чињеници да су вештачки створена влакна протеина. Импрегнирани су неопходним супстанцама, дају облик, одговарајућу боју и мирис. Овакав приступ омогућава замену готово сваког протеина. А укус и изглед се не разликују од природног производа.

Клонирање

Важна област знања у модерној биотехнологији је клонирање. У протеклих неколико деценија, научници су покушавали да створе идентичне потомке, а да се не приближе сексуалној репродукцији. У процесу клонирања треба добити организам који је сличан родитељу, не само извана, већ и са генским информацијама.

У природи, процес клонирања је чест међу неким живим организмима. Ако особа има идентичне близанце, може се сматрати природним клоновима.

Клонирање је први пут извршено 1997. године, када су вештачки створили овце Долли. На крају двадесетог века, научници су почели да говоре о могућности клонирања људи. Поред тога, истражен је концепт као што је парцијално клонирање. То јест, не можете створити цијели организам, већ његове појединачне дијелове или ткива. Ако побољшате ову методу, можете добити "идеалног донора". Поред тога, клонирање ће помоћи очувању ретких врста животиња или враћању изумрлих популација.

Морални аспект

Упркос чињеници да основе биотехнологије могу имати одлучујући утицај на развој читавог човјечанства, јавност није јако осјетљива на овај научни приступ. Огромна већина модерних религиозних личности (и неки научници) покушавају да упозоре биотехнологе против претераног коришћења њихових истраживања. Ово је посебно акутно за питања генетског инжењеринга, клонирања и умјетне репродукције.

С једне стране, биотехнологија изгледа као сјајна звезда, сан и нада која ће постати стварност у новом свету. У будућности, ова знаност ће дати човјечанству многе нове могућности. Биће могуће превазићи смртоносне болести, физички проблеми ће бити елиминисани, и особа ће, пре или касније, бити у стању да постигне земаљску бесмртност. Иако, с друге стране, стална употреба генетски модификованих производа или појављивање људи који су вештачки створени могу утицати на генетски фонд. Појавит ће се проблем промјене друштвених структура и врло је вјеројатно да ћемо се морати суочити с трагедијом медицинског фашизма.

То је биотехнологија. Наука, која може дати бриљантне изгледе човјечанству стварањем, мијењањем или побољшањем станица, живих организама и система. Она ће моћи дати особи ново тело, а сан о вечном животу ће постати стварност. Али за ово морате платити знатну цену.