Biotechnologia i jej zastosowania
Biotechnologia i jej rodzaje
Wyjaśnisz, czym jest biotechnologia.
Rozróżnisz biotechnologię tradycyjną i molekularną.
Przedstawisz współczesne zastosowania metod biotechnologii tradycyjnej w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym, rolnictwie, biodegradacji i oczyszczaniu ścieków.
Biotechnologia jest interdyscyplinarną dziedziną wiedzy, która bada i opracowuje różne sposoby wykorzystania materiałów i procesów biologicznych na skalę przemysłową.
Ze względu na obszary, w których biotechnologia znajduje zastosowanie, podzielono ją na kategorie opisane kolorami. Klasyfikacja ta została zaproponowana przez Organizację Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) przy udziale Unii Europejskiej.
- Nazwa kategorii: Biotechnologia
- Nazwa kategorii: czerwona – zdrowie, medycyna, diagnostyka
- Nazwa kategorii: [color=#000000]żółta – żywność i żywienie
- Nazwa kategorii: niebieska – akwakultury, wykorzystanie organizmów morskich
- Nazwa kategorii: zielona – rolnictwo i ochrona środowiska (w tym biopaliwa, nawozy biologiczne, bioremediacja, geomikrobiologia)
- Nazwa kategorii: brązowa – wykorzystanie i ochrona rejonów suchych i pustynnych
- Nazwa kategorii: ciemna – bioterroryzm, broń biologiczna, przestępstwa z użyciem organizmów, biologiczne niszczenie roślin
- Nazwa kategorii: fioletowa – aspekty prawne i etyczne (w tym przepisy i inne regulacje prawne, patenty, wdrożenia, publikacje)
- Nazwa kategorii: [color=#000000]biała – procesy technologiczne i przemysłowe oparte na inżynierii genetycznej, bioprodukcja na dużą skalę
- Nazwa kategorii: [color=#000000]złota – bioinformatyka, nanobiotechnologia
- Nazwa kategorii: szara – klasyczna technologia fermentacji i bioprocesów Koniec elementów należących do kategorii Biotechnologia
- Elementy należące do kategorii Biotechnologia
Obok podziału opartego na obszarach działalności człowieka, biotechnologię dzieli się również, że względu na stopień oraz sposób ingerencji w materiał genetyczny wykorzystywanych organizmów. Na tej podstawie wyróżnia się biotechnologię tradycyjną oraz biotechnologię molekularną (nowoczesną).
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RVtS3LWNcZbLX
Film pod tytułem: Biotechnologia – nauka interdyscyplinarna.
Biotechnologia tradycyjna
Biotechnologia tradycyjna opiera się na wykorzystaniu organizmów o naturalnie występujących cechach użytkowych, bez zastosowania metod inżynierii genetycznejinżynierii genetycznej. Organizmy te mogą być jednak poddawane selekcji sztucznej, która pozwala na wybór osobników o najkorzystniejszych właściwościach.
Początkowo działalność biotechnologiczna miała charakter rzemiosła, opartego na wieloletniej praktyce i obserwacji, przekazywanej z pokolenia na pokolenie, i była ściśle związana z uprawą roślin i hodowlą zwierząt. W ten sposób selekcjonowano osobniki o pożądanych właściwościach.
Za kamienie milowe w rozwoju biotechnologii tradycyjnej uznaje się odkrycia Ludwika Pasteura dotyczące mikroorganizmów (badania nad fermentacją, opracowanie metody hodowli bakterii na pożywkach płynnych, metody sterylizacji, opracowanie pierwszych szczepionek) w II połowie XIX w. oraz wprowadzenie do leczenia chorób bakteryjnych antybiotyków produkowanych na skalę przemysłową w latach 40. XX w.
Zastosowania biotechnologii tradycyjnej
Biotechnologia tradycyjna znajduje szerokie zastosowanie w wielu obszarach – od gospodarstw domowych, hodowli zwierząt i rolnictwa, przez ochronę środowiska, aż po wyspecjalizowane gałęzie przemysłu, takie jak przemysł spożywczy, farmaceutyczny i energetyczny.
Dziedzina | Przykłady zastosowań |
|---|---|
Przemysł spożywczy | Produkcja m.in. kiszonych warzyw i owoców, serów podpuszczkowych i innych przetworów mlecznych, napojów alkoholowych, pieczywa i ciast drożdżowych |
Przemysł farmaceutyczny | Otrzymywanie biofarmaceutyków, m.in. antybiotyków (penicylina, streptomycyna), hormonów (insulina, ludzki hormon wzrostu) |
Rolnictwo | Sztuczna selekcja osobników o pożądanych cechach, produkcja biopestycydów oraz stymulatorów wzrostu i plonowania roślin |
Ochrona środowiska | Usuwanie skażeń gleb i wód, biologiczne oczyszczanie ścieków, produkcja biogazów i biopaliw, stosowanie biosensorów i polimerów biodegradowalnych |
Zapoznaj się z filmami „Zastosowania biotechnologii tradycyjnej w przemyśle” oraz „Zastosowania biotechnologii tradycyjnej w rolnictwie i ochronie środowiska”, a następnie wykonaj polecenia i ćwiczenia.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/ROe9YGbeF4x33
Film nawiązujący do treści materiału pod tytułem: Zastosowania biotechnologii tradycyjnej w rolnictwie i ochronie środowiska.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RCbbBqEFleTMa
Film edukacyjny przedstawia zastosowania biotechnologii tradycyjnej w przemyśle.
Ryby zalane solanką, syrop z owoców czy śliwki w occie to przykłady konserwowanych produktów spożywczych.
W przepisie na kwas z buraków znajduje się następująca instrukcja: Pół kilograma umytych, obranych i pokrojonych buraków oraz 4 ząbki czosnku ułóż w słoiku i zalej letnią wodą, w której rozpuszczono czubatą łyżeczkę soli i cukru. Odstaw słoik w ciepłe miejsce na 5 dni.
Biotechnologia molekularna
Biotechnologia molekularna to interdyscyplinarna dziedzina wiedzy wykorzystująca techniki inżynierii genetycznej do precyzyjnej modyfikacji genomów organizmów w celu nadania im pożądanych cech.
Przykłady wykorzystania biotechnologii molekularnej
badania podstawowe np. poznawanie funkcji genów i regulacji ich ekspresji;
tworzenie organizmów zmodyfikowanych genetycznieorganizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO);
produkcja białek leczniczych (np. insuliny, hormonu wzrostu);
diagnostyka chorób genetycznych i nowotworowych;
opracowywanie szczepionek nowej generacjiszczepionek nowej generacji;
terapia genowaterapia genowa, polegająca na wprowadzaniu prawidłowych kopii genów do komórek pacjenta lub wyciszaniu genów działających nieprawidłowo.
Zapoznaj się z audiobookiem „Biotechnologia molekularna - historia, cele i perspektywy”. Następnie wykonaj polecenia.
Mimo, że rozwój biotechnologii molekularnej stwarza szansę na poprawę zdrowia oraz sytuacji ekonomicznej człowieka zarówno badania naukowe oraz prace wdrożeniowe, budzą wiele kontrowersji etycznych i wymagają akceptacji społeczeństwa. Wynika to głównie z możliwości ingerencji w materiał genetyczny organizmów, w tym człowieka, oraz z obaw dotyczących bezpieczeństwa stosowania nowych technologii. Wątpliwości budzą także potencjalne skutki dla środowiska, zdrowia ludzi oraz ryzyko niewłaściwego wykorzystania osiągnięć biotechnologii.
Z tego względu prowadzenie badań oraz wprowadzanie produktów biotechnologii molekularnej do powszechnego użycia, np. organizmów transgenicznych (GMO) do środowiska podlega ścisłym regulacjom prawnym i zatwierdzenia przez odpowiednie komisje oraz komitety lokalne i krajowe.
Podsumowanie
Biotechnologia to interdyscyplinarna dziedzina nauki wykorzystująca organizmy, ich komórki lub produkty metabolizmu w procesach produkcyjnych i diagnostycznych. Łączy wiedzę z biologii, chemii, fizyki, matematyki, informatyki oraz nauk technicznych.
Zgodnie z klasyfikacją OECD wyróżnia się różne rodzaje biotechnologii, określane kolorami.
Ze względu na rozwój metod i technologii dzieli się ją na biotechnologię tradycyjną i biotechnologię nowoczesną (molekularną).
Biotechnologia tradycyjna:
- Opiera się na wykorzystaniu dzikich szczepów organizmów występujących naturalnie w przyrodzie.
- Wykorzystuje selekcję sztuczną w hodowli roślin i zwierząt oraz naturalne procesy metaboliczne mikroorganizmów.
- Do klasycznych osiągnięć należą fermentacja, produkcja pieczywa i alkoholu.
- Znajduje zastosowanie w rolnictwie, hodowli zwierząt, przemyśle spożywczym i energetyce.Biotechnologia nowoczesna (molekularna):
- Wykorzystuje osiągnięcia genetyki, biologii molekularnej, biochemii i inżynierii.
- Znajduje szerokie zastosowanie w medycynie, przemyśle, produkcji leków i żywności oraz ochronie środowiska.
- Jest jedną z najbardziej perspektywicznych dziedzin XXI wieku, mogącą poprawić jakość życia człowieka.Zastosowania biotechnologiczne podlegają regulacjom prawnym i wymagają zgody odpowiednich komisji.
Ćwiczenia utrwalające
Biotechnologia tradycyjna wykorzystuje… Możliwe odpowiedzi: 1. organizmy genetycznie zmodyfikowane., 2. naturalne właściwości organizmów., 3. bakterie transgeniczne., 4. przede wszystkim bakterie symbiotyczne żyjące na korzeniach roślin motylkowych.
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.