Почти все люди никогда не занимались биотехнологией в повседневной жизни и они не понимают, что означает этот термин. Однако если им сказать, что производство сыра, изготовление вина это примеры биотехнологии, то они начинают немного понимать, что подразумевается под этим понятием.
С древних времен в производстве продуктов питания доминировала биотехнология.
Определение биотехнологии
Определение биотехнологии видно из корня слова, происходящего от “био», означающего жизнь, и “технологии», означающие систему, то есть понимание использования организмов или живых систем для решения той или иной проблемы, или для производства полезных продуктов.
Биотехнология — это термин, который используется для демонстрации применения системной биологии, направленной на производство продукта, соответствующего человеческому желанию.
Биотехнология наука представляющая комплексное применение биохимии, микробиологии и химической инженерии с целью получения результатов применения технологии с возможностью культивирования микробов, клеток или тканей в области промышленности, здравоохранения и сельского хозяйства.
Биотехнология как биологические процессы, осуществляемые микроорганизмами, которые используются человеком и приносят ему пользу.
Некоторые принципы биотехнологии:
- Биологические агенты (микроорганизмы, ферменты, клетки растений и животных).
- Утилизация для технологических и промышленных целей.
- Полученные продукты и услуги.
Принципы биотехнологии используются для повышения продуктивности и качества пищевых продуктов, фермерских хозяйств, а также для решения реальных проблем в области здравоохранения путем предоставления новых вакцин в некоторых ферментах с помощью технологии рекомбинантной ДНК.
Биотехнология вообще означает повышение качества организма за счет применения технологий. Применение этих технологий может изменить биологическую функцию организма путем добавления генов из других организмов или измененных генов в организме. Изменение биологической природы с помощью генной инженерии приводит к «рождению нового организма» как биотехнологического продукта, обладающего полезными для человека свойствами.
Применяется в таких отраслях промышленности, как разработка и производство новых соединений, а также производство возобновляемых источников энергии. Путем манипулирования микроорганизмами, такими как бактерии, дрожжи или пивные дрожжи, которые производят ферменты и организмы созданные для облегчения процесса производства и переработки промышленных отходов. Выщелачивание (отбеливание) нефти и минералов из почвы для повышения ее эффективности добычи, пластика является экологически чистым, а также изготовление пива на дрожжах.
Биотехнология тесно связана с планетой. Одним из факторов, разрушающих земную атмосферу, является углекислый газ, образующийся при горении на заводах или в автомобиле. Изготовление дымохода с принципом коагуляции позволяет углекислому газу, который вырабатывается установкой, собираться и не выходить в свободный воздух.
Производство биоэтанола и биодизеля является одной из задач сокращения выбросов углекислого газа. Топливо использует растения и водоросли в качестве сырья для производства. Эти технологии направлены на сокращение использования нефти, которые сокращаются.
Красная биотехнология
Медицина это отрасль которая подтверждает определение биотехнологии. Ее сфера охвата охватывает весь спектр медицины человека, начиная от стадий:
- Профилактика. Это направление где мы можем увидеть, как работает тот или иной препарат в предотвращении появления нового вируса.
- Диагноз. Через это направление можно диагностировать заболевание, что мы на самом деле испытываем и знаем, как или какие лекарства можно использовать.
- Лечение. Это последний этап, на котором мы можем узнать, какие лекарства мы можем применить.
Одним из примеров применения биотехнологии является использование организмов для производства лекарств и вакцин, пенициллина, стволовых клеток для регенеративной медицины и генной терапии для лечения генетических заболеваний с помощью замены аномального на нормальный ген.
Красная биотехнология имеет некоторые продукты, которые в настоящее время все еще являются предметом споров, такие как клонирование — это размножение живого существа и генная инженерия. С помощью клонирования можно создать новый организм, который точно соответствует оригиналу, будь то человек или животное. Реальный пример результатов клонирования — овечка Долли.
Генная инженерия позволяет модифицировать дефект или недостаток в живых существах.
С помощью генной инженерии аутизм может быть уничтожен, синдром Дауна может быть устранен, цвет кожи может быть изменен, форма лица может быть изменена и т. д.
Несмотря на наличие благих намерений, непосредственно генетически не модифицированные представители природы человека никогда не бывают удовлетворены и благодарны тому, что получают.
Зеленая биотехнология
Зеленая биотехнология означает её применение в сельском хозяйстве и животноводстве.
В области сельского хозяйства играет важную роль в производстве растений, устойчивых к вредителям, пищевых продуктов с более высоким содержанием питательных веществ, а также растений, производящих полезные лекарственные препараты или соединения. Между тем, в области животноводства животные использовались в качестве «биореакторов» для производства важных продуктов, например козы, коровы, овцы и куры были использованы в качестве продуцента антител-защитных белков, которые помогают организму распознавать и бороться с чужеродными соединениями (антигенами).
Генетически модифицированные продукты питания — это один из продуктов зеленой биотехнологии, которые известны. Генно модифицированная пища имеет питательный состав, который может быть установлен в соответствии с потребностями питания человека. Одним из продуктов ГМО является еда с витаминами и минералами, такими как маргарин и сливочное масло с витамином А.
Золотой рис — горячая тема среди ученых диетологов. Золотой рис-это результат инженерного воздействия на рис, поэтому зерна риса, которые производятся, окрашиваются в золотисто-желтый цвет, потому что он был дополнен бета-каротином. Золотой рис был сделан для предотвращения дефицита витамина А у маленьких детей в Африке.
Синяя биотехнология
Синяя биотехнология представляет морские или прибрежные организмы, которые контролируют процессы, происходящие в водной среде. Развитие синей биотехнологии, в том числе генной инженерии для производства устриц, устойчивых к болезням и вакцины против вируса, поражающего лосося и других рыб.
Другой пример — трансгенный лосось, у которого есть гормон роста, в результате чего скорость роста высока за короткое время. Одним из этих направлений является производство морских водорослей, генная инженерия на рыбе для изменения размера рыбы и производство жемчуга.
Этапы развития биотехнологии
В своем развитии биотехнология поддерживала науки, основанные на молекулярной биологии, как молекулярная биология, молекулярная генетика, клетки, ткани и биохимия.
Область изучения на молекулярном уровне, требующая эффективности и точности сложных вычислений была не всегда.
Развитие биотехнологии делится на четыре этапа следующим образом:
Первый этап
Этот этап также известен как эпоха Пастера, которая характеризуется использованием микробов (бактерии, плесень, дрожжи ) для консервации продуктов питания/напитков за счет использования традиционных микробов.
Типичный напиток японцев (сакэ), пиво, вино, сыр, йогурт и традиционная еда (кефир) являются примерами результатов биотехнологического процесса. До 1920-х годов использование микробов развивалось также для производства химических веществ (ацетон, бутанол, лимонная кислота) и биомассы.
В 6000 году до нашей эры народ Вавилона сумел сделать пиво с ферментативным микроорганизмом как самый древний процесс биотехнологии.
Три тысячи лет спустя люди Шумера смогли развить производство пива, с самыми разнообразными вкусами (20 видов). До сих пор с помощью этой технологии можно расширять возможности этих видов напитков.
Второй этап
Биотехнология второго этапа началась, когда был открыт пенициллин Флемингом (1929) и начало его применения в промышленных масштабах в 1944 году. Этот процесс представляет форму брожения в месте загрязнения другими микроорганизмами. Ферментация — это процесс разложения соединения, с помощью микроорганизмов. Некоторые виды продуктов, возникающих в процессе разложения: этанол, уксусная кислота, лимонная кислота, молочная кислота и глицерин. Теперь процесс компостирования или переработки отходов также является примером такого типа ферментации. Второе поколение также известно как эра антибиотиков.
Третий этап
Определение биотехнологии третьего поколения стремительно взлетела в середине 1970-х годов с внедрением генной инженерии для манипулирования и улучшения свойств организма как “агента”, играющего важную роль в биоиндустрии.
Этот процесс протекает в стерильных условиях. Биотехнология третьего поколения включает биологические процессы без допуска посторонних микроорганизмов, которые загрязняют процесс. Разработаны различные продукты биологического или фармацевтического медицинского назначения имеющие высокую ценность, такие как интерфероны, гормоны и вакцины, полученные благодаря генной инженерии. Некоторые примеры таких продуктов как лекарственные средства-антибиотики (пенициллин, тетрациклин, стрептомицин, клоромфеникол, а также витамин В12, гиберин, кортизон или другие стероиды, аминокислоты, особенно глутаминовая кислота и различные ферменты. Гибридомная технология слияния двух клеток найдена британским учёным иммунологом Мильштейном в 1975 году открыла эру для производства антител на третьем этапе развития.
Четвертый этап
Эта волна стартовала с начала 21 века и характеризуется инженерной структурой фермента, изучаемого в области белковой инженерии.
Процесс развития биотехнологии не может быть отделен от роли ферментов как биокатализатора. Оценка свойств и кинетики (микроскопическая теория процессов) ферментативных реакций и разработка аналитического оборудования. Были разработаны кристаллографический рентген и масс-спектрометрия для идентификации вещества. Четвертое поколение также известно как эра разработки ферментов / белков для борьбы с коронавирусом.
