Dodaj do listy

Znaczenie biotechnologii i inżynierii genetycznej w dzisiejszym świecie.

W ciągu ostatnich lat miał miejsce i do tej pory trwa niewiarygodnie szybki rozwój metod badawczych wykorzystywanych zarówno w genetyce jak i biologii molekularnej. Znalazły one szerokie zastosowanie nie tylko w przemyśle farmaceutycznym czy medycynie, ale także w istotny sposób wspomogły badania naukowe, które wykorzystując żywe organizmy służyć mają polepszeniu bytu każdego człowieka. Dużym osiągnięciem było odkrycie i udoskonalanie w dalszym ciągu metod manipulacji, które wykorzystują zmiany w materiale genetycznym. Tego rodzaju technologie, wykorzystujące świadome manipulacje procesami biologicznymi nazwano biotechnologią.

Prace i dokonania biotechnologiczne są udoskonalane na bieżąco i jest ich bardzo dużo, toteż w pracy niniejszej przedstawione zostaną jedynie te o największym znaczeniu dla człowieka.

Inżynieria genetyczna jest obecnie jedną z najważniejszych dziedzin biotechnologii i jak się przyjmuje jedną z najlepiej zapowiadających się na przyszłość. Już stosuje się modyfikowanie genetyczne roślin, a zatem żywności. Ma to oczywiste znaczenie biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowania coraz większej liczby ludności na świecie, zwłaszcza tej niedożywionej.

Manipulacja DNA umożliwiła przede wszystkim powstanie wielu innowacyjnych narzędzi wykorzystywanych w badaniach biologii molekularnej oraz poznawaniu wielu procesów komórkowych. Wiele uzyskanych tymi metodami białek czy całych komórek znalazło powszechne zastosowanie w medycynie i odgrywa w tej chwili ważną rolę w życiu człowieka.

Jednym z ważniejszych osiągnięć była produkcja Produkcja zorganizowana działalność ludzi polegająca na wytwarzaniu dóbr materialnych oraz świadcząceniu usług, służąca zaspokojeniu potrzeb.
Czytaj dalej Słownik geograficzny
ludzkiego hormonu insuliny, przy użyciu metod inżynieryjnych. Hormon udało się otrzymać w 1980 roku z bakterii E. coli. Wcześniej insulina Insulina hormon obniżający poziom glukozy we krwi. Wytwarzany przez komórki ß wysepek Langerhansa trzustki. Insulina jest polipeptydem wydzielanym w chwili podniesienia poziomu glukozy (po posiłku). Powoduje... Czytaj dalej Słownik biologiczny otrzymywana była jedynie ze zwierząt, ale powodowało to niejednokrotnie reakcje alergicznie u osób chorych na cukrzycę. Także produkcja innego hormonu - somatotropiny ma ogromne znaczenie w leczeniu zaburzeń wzrostu, na które cierpią dzieci. Wcześniej otrzymywaną ją ze zwłok w niewystarczających ilościach, a ponadto zdarzały się przypadki zainfekowania samych preparatów. Sztucznie otrzymuje się także czynnik VIII krzepliwości krwi, który jest obecnie niezbędny w leczeniu hemofilii typu A. Ponadto takie otrzymywanie hormonu i podawanie go chorym wyeliminowało zakażenie chorych wirusem HIV, co zdarzało się w przypadku podawania czynnika otrzymanego bezpośrednio z krwi.

Oprócz wymienionych produkowanych na skalę przemysłową substancji jest jeszcze wiele, wiele innych o podobnym zastosowaniu. Nierzadko modyfikuje się także całe organizmy roślinne jak i zwierzęce. Tak zmienione, z wbudowanym obcym fragmentem DNA nazywamy organizmami transgenicznymi.

Aby wprowadzić do danej komórki obcy, pożądany fragment DNA stosuje się między innymi przenośniki (wektory) wirusowe, a także metody bardziej bezpośrednie jak iniekcje dokomórkowe.

Obce białka uzyskiwane przy pomocy technik inżynierii genetycznej uzyskuje się z żywych zwierząt, wprowadzając do ich organizmów odpowiednio przygotowany fragment DNA. Zazwyczaj wykonuje się mikroiniekcję, wprowadzając do zygoty pożądany gen. Następnym krokiem jest umieszczenie zapłodnionego jaja w macicy samicy, gdzie przebiega ciąża. Tak zmodyfikowane zwierzęta wykorzystywane są w licznych badaniach naukowych z różnych dziedzin biologii. Intensywne badania prowadzone są nad rozwojem komórek rakowych i nad układem odpornościowym, zwłaszcza w aspekcie wirusa HIV, a także chorób o podłożu genetycznym.

Również bardzo ważnym krokiem w medycynie było zastosowanie modyfikacji genetycznych tak, by drożdże wytwarzały powierzchniowy antygen Antygen ciało obce lub częściej substancja białkowa wywołująca produkcję przeciwciał w organizmie. Antygeny mogą być pochodzenia zewnętrznego, wprowadzone do organizmu, np. bakterie, ich toksyny, obce... Czytaj dalej Słownik biologiczny żółtaczki, dzięki czemu możliwa jest produkcja szczepionki przeciw niej. Podobnie wygląda produkcja interferonu, czynnika blokującego namnażanie się wirusów. Ten produkowany jest jednak przez bakterie, również odpowiednio przystosowane przy użyciu inżynierii genetycznej. Jest ona z powodzeniem stosowana nie tylko w medycynie, czy farmacji, ale także w przemyśle spożywczym.

Technika, która wydaje się być perspektywiczna w leczeniu wielu chorób to immobilizacja (unieruchamianie) enzymów odbywające się na trwałym podłożu. Początkowym etapem jest ekstrakcja i oczyszczenie interesującego nas enzymu, a następnie unieruchomieniu go na podłożu, tak by wciąż był reaktywny, a nie był rozpuszczalny. Przez takie podłoże przepuszcza się następnie roztwór, w którym zachodzi reakcja. Zastosowanie praktyczne tej metody jest bardzo obiecujące, a przede wszystkim związane z leczeniem chorób, w których zablokowane jest działanie enzymu na podłożu genetycznym. Jedną z takich chorób może być fenyloketonuria, choroba, w której unieczynniony jest enzym przekształcający aminokwas: fenyloalaninę. Ze stałym nośnikiem można związać enzym i umieścić go w organizmie chorego, tak by mógł katalizować przekształcanie fenyloalaminy, która gromadzi się w niebezpiecznych ilościach we krwi.

Ale techniki inżynierii genetycznej, czy ogólnie biotechnologia Biotechnologia nauka o manipulacji organizmami żywymi, prowadzącej do nadania im pewnych pożądanych cech. Np. wszczepianie bakteriom genu na insulinę i otrzymywanie z nich czystej, ludzkiej insuliny. W różnych... Czytaj dalej Słownik biologiczny nie skupia się tylko na człowieku i medycynie. Intensywne prace trwają także nad udoskonalaniem roślin. Duże nadzieje wiąże się nie tylko z sukcesami w zwiększeniu plonów, ale także z pracami nad roślinami, które same byłyby w stanie wiązać azot atmosferyczny, jak wiadomo najważniejszy składnik naszego powietrza.

Biotechnologia obecna jest także w naszym życiu codziennym, od ulepszania proszków do prania, po produkcję piwa. Wraz z upływem czasu pojawiają się nowe techniki, stare zostają udoskonalane i wprowadzane w coraz więcej dziedzin naszego życia.

Sama biotechnologia czy inżynieria medyczna nie mogłaby się jednak rozwinąć bez wielu technik pomocniczych. Przede wszystkim wiele badań musi być wielokrotnie powtarzanych, by uzyskać pożądany efekt i potwierdzić skuteczność metody, a więc niezbędne jest dysponowanie wieloma identycznymi kopiami tego samego genu. Dlatego też należało opracować precyzyjne metody powielania. Jedną z nich jest metoda in vivo, odbywa się na zasadzie klonowania określonego fragmentu DNA, a następnie wprowadzania go do komórki. Metoda in vitro natomiast polega na wykorzystaniu technik PCR. Jest to łańcuchowa reakcja polimerazy, metoda prosta i bardzo czuła, która pozwala powielić wielokrotnie nawet niewielki fragment DNA, bez konieczności klonowania tego DNA. Jest to technika coraz bardziej powszechna.

Po uzyskaniu określonego odcinka DNA w wielu kopiach następnym etapem jest jego wprowadzenie do komórki. Umieszczenie odcinaka DNA w pożądanym przez nas miejscu nie jest procesem prostym i jak dotąd nie udało się opracować dokładnej metody, która na to pozwala, dlatego też po umieszczeniu go w komórce później izoluje się te komórki, które wykazują interesujące nas cechy. Niejednokrotnie zdarza się, że włączone zostaje inny gen i taka komórka nie jest już przydatna. Do samego wprowadzania DNA do komórki docelowej bardzo często wykorzystuje się wektory (wirusowe, plazmidowe, fagowe). Wektor Wektor nosiciel.
Czytaj dalej Słownik biologiczny
jest przenośnikiem, z którym wcześniej należy połączyć gen/y.

Wymienione wyżej przykłady pokazują jak bardzo przydatna może być biotechnologia w codziennym życiu i na jak wielką skalę jest one rozpowszechniona, mimo, że wielu ludzie Ludzie J. R. R. Tolkien Hobbit, czyli tam i z powrotem, bohater zbiorowy; ludzie Trzeciej Epoki są zupełnie podobni do ludzi współczesnych. Tak jak dzisiaj zdarzają się wśród nich postacie niezwykłe, szlachetne,... Czytaj dalej Słownik bohaterów literackich - gimnazjum nie zdaje sobie z tego sprawy. Dobroczynne efekty wysiłku setek naukowców uratowały niejedno ludzkie życie i przyczyniły się do znacznego wzrostu tempa postępu cywilizacyjnego. Ale jak każda dziedzina nauki, także i ta ciągnie za sobą pewne obawy, czy niekorzystne skutki uboczne. Już na samym początku silnego trendu biotechnologicznego w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku obecne były silne głosy sprzeciwu i obawy o negatywne skutki nowych technik. Obawiano się, że niezachowanie odpowiednich środków ostrożności może doprowadzić do wymknięcia się spod kontroli badań i np. wydostanie się z kontrolowanych populacji zmodyfikowanych genetycznie organizmów, które mieszając się z innymi mogłyby stanowić realne zagrożenie, zarówno w świecie roślin jak i zwierząt. Dlatego też niezmiernie ważne było ustalenie restrykcyjnych przepisów dotyczących badań, tak, by uczynić je bezpiecznymi.

Ostatnie lata badań potwierdzają jednak, że te obawy okazały się przesadzone, a zastosowane odpowiednie środki ostrożności okazały się skuteczną metodą zapobiegającą niebezpiecznym incydentom. Obawy o przeniknięcie do środowiska zmutowanych szczepów bakterii również można pominąć, zważywszy na to, że bakterie Bakterie organizmy jednokomórkowe niekiedy tworzące układy zbudowane z kilku luźno ze sobą związanych komórek. Zaliczane są do królestwa Monera. Wielkość bakterii wynosi od 0,2 do kilkudziesięciu µm.... Czytaj dalej Słownik biologiczny E.coli natychmiast giną poza sztucznym środowiskiem laboratorium, gdyż nie są odporne na działanie czynników środowiska, a poza tym przegrywają w konkurencji z bakteriami występującymi w naturze, które są znacznie lepiej przystosowane. Ponadto przy przeprowadzaniu bardziej ryzykownych, czy niebezpiecznych eksperymentów stosuje się wzmożone środki ostrożności, tak by zapewnić bezpieczeństwo zarówno ludności cywilnej jak i samym naukowcom. Wszystko to jednak uzależnione jest od etyki prowadzących badania i nie wyklucza celowego wykorzystania nauki do celów niezgodnych z prawem, czy stanowiących zagrożenie dla ludzi.

Szerokie rozpowszechnianie się w wielu dziedzinach nauki metod związanych z wykorzystaniem modyfikowanego DNA oraz coraz lepsze ich poznanie, spowodowało, że są postrzegane już nie jako zagrożenie, ale jako dające wiele nowych możliwości poznania, które wcześniej wydawały się nieosiągalne. Taka sytuacja nieco uspokoiła opinię publiczną jak i wielu naukowców, co poskutkowało złagodzeniem przepisów dotyczących przeprowadzania wielu powszechnie wykonywanych badań, natomiast techniki wiążące się z wysokim ryzykiem wciąż wykonuje się z największymi zabezpieczeniami. Dotyczy to między innymi wprowadzania nowych zmodyfikowanych roślin do środowiska, nad którymi nie sposób całkowicie sprawować kontrolę (rozprzestrzenianie się pyłku czy nasion), podobnie jest z organizmami zwierzęcymi.

Niewątpliwie rozwój biotechnologii był i jest wielkim krokiem w nauce, ale jak wiadomo zawsze są dwie strony medalu. Z jednej strony niewiarygodne korzyści i możliwości, a z drugiej obawy o to, czy sami nie tworzymy zagrażającej nam broni. Wszystkie efekty obecnych badań będę w pełni widoczne dopiero dla przyszłych pokoleń i wtedy będzie można dopiero ocenić, czy inżynieria genetyczna przyniosła więcej szkód czy pożytku.