Biotechnologia tradycyjna
Definicja:
Wykorzystanie mikroorganizmów, roślin lub zwierząt do produkcji żywności, leków lub innych produktów, bez bezpośredniej ingerencji w DNA.
Główne zastosowania:
- Produkcja żywności: jogurt, kefir, ser, kiszonki, wino, piwo.
- Produkcja leków: antybiotyki (np. penicylina).
- Rolnictwo: selekcja sztuczna roślin i zwierząt.
- Środowisko: fermentacja kompostu, produkcja nawozów biologicznych.
Ciekawostki:
- Kiszonki chroniły marynarzy przed szkorbutem dzięki witaminie C.
- Fermentacja mlekowa może działać probiotycznie.
- Niektóre szczepy drożdży piwowarskich mają swoją „rodowodową historię”.
Podstawowe techniki inżynierii genetycznej
Definicja:
Świadoma zmiana materiału genetycznego organizmów w celu uzyskania pożądanych cech lub produkcji specyficznych związków.
Tworzenie GMO (organizmy modyfikowane genetycznie)
Wprowadzanie nowych genów lub modyfikacja istniejących.
Przykład: złoty ryż wzbogacony w beta-karoten.
Edycja genów (CRISPR/Cas9)
Technologia pozwala na precyzyjne cięcie i zmianę DNA.
Pochodzi z systemu obronnego bakterii przed wirusami.
Produkcja białek i biofarmaceutyków
Wytwarzanie insuliny ludzkiej w bakteriach.
Produkcja przeciwciał monoklonalnych w komórkach ssaczych.
Wprowadzanie obcego genu (transgeny)
Umieszczanie genów z innych organizmów.
Przykład: gen odporności na wirusy w papai.
Klonowanie genów i biblioteki genowe
Powielanie konkretnych genów.
Pozwala badać funkcję genów i produkować białka.
Terapie genowe
Naprawa uszkodzonych genów u ludzi.
Przykład: leczenie wrodzonej ślepoty.
Inżynieria mikroorganizmów do degradacji plastiku
Zmodyfikowane bakterie trawią tworzywa sztuczne szybciej niż naturalne mikroorganizmy.
Ciekawostki:
- Pierwszy sztuczny genom bakterii stworzono w 2010 r.
- Niektóre rośliny GMO ratują życie w krajach rozwijających się poprzez zwiększenie wartości odżywczej.
Przykłady zastosowań
Insulina
Bakterie produkują ludzką insulinę, co zmniejsza koszty leczenia cukrzycy i poprawia jakość życia.
Rośliny GMO
Zmodyfikowane rośliny mogą lepiej znosić suszę, odporność na szkodniki i wyższe plony.
Szczepionki mRNA
Szczepionki nowej generacji wykorzystują informacje genetyczne do uruchomienia odpowiedzi immunologicznej.
Biopaliwa
Organizmy roślinne i mikroby przetwarzają odpady na etanol, biodiesel i biogaz.
Ciekawostka: Pierwszy GMO powstał w 1973 roku, kiedy naukowcy wprowadzili nowy gen do bakterii E. coli, by uzyskać oporność na antybiotyk.
Słownik pojęć
- Fermentacja
- Proces przetwarzania substancji organicznych przez mikroorganizmy (bakterie, drożdże) w celu wytworzenia produktów np. jogurtu, wina, piwa.
- Selekcja sztuczna
- Wybór roślin lub zwierząt o pożądanych cechach do dalszej hodowli.
- Kefir / jogurt
- Produkty mleczne powstające w wyniku fermentacji mlekowej z udziałem bakterii probiotycznych.
- Antybiotyk
- Substancja wytwarzana przez mikroorganizmy, która hamuje wzrost innych bakterii (np. penicylina).
- GMO (Genetycznie Modyfikowany Organizm)
- Organizm, którego DNA zostało zmienione w sposób sztuczny w laboratorium, np. rośliny odporne na szkodniki lub złoty ryż.
- CRISPR/Cas9
- Technologia precyzyjnej edycji genów, pozwala „wycinać” lub zmieniać fragmenty DNA.
- Transgen
- Gen pochodzący z innego organizmu wprowadzony do genomu danego organizmu.
- Klonowanie genów
- Kopiowanie fragmentu DNA w celu jego badania lub produkcji białek.
- Biofarmaceutyk
- Lek wytwarzany z użyciem organizmów zmodyfikowanych genetycznie, np. przeciwciała monoklonalne.
- Terapia genowa
- Metoda leczenia chorób poprzez wprowadzenie zdrowych kopii genów do organizmu.
- Organizm syntetyczny
- Organizm stworzony w laboratorium z użyciem technologii inżynierii genetycznej.