Informacja

7.24C: Biotechnologia w medycynie - biologia

7.24C: Biotechnologia w medycynie - biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Od manipulacji zmutowanymi genami po zwiększoną odporność na choroby, biotechnologia umożliwiła postęp w medycynie.

cele nauczania

  • Podaj przykłady wykorzystania biotechnologii w medycynie.

Kluczowe punkty

  • Badanie farmakogenomiki może zaowocować opracowaniem szczepionek dostosowanych do potrzeb ludzi, dokładniejszych sposobów określania dawek leków, usprawnieniem odkrywania i zatwierdzania leków oraz opracowaniem bezpieczniejszych szczepionek.
  • Nowoczesna biotechnologia może być wykorzystywana do łatwiejszego i tańszego wytwarzania leków, ponieważ można je wytwarzać w większych ilościach z istniejących źródeł genetycznych.
  • Diagnostyka genetyczna obejmuje proces testowania podejrzenia defektów genetycznych przed zastosowaniem leczenia za pomocą testów genetycznych.
  • W terapii genowej dobry gen jest wprowadzany w losowej lokalizacji do genomu, aby wspomóc leczenie choroby spowodowanej przez zmutowany gen.

Kluczowe terminy

  • Terapia genowa: dowolna z kilku terapii polegająca na wstawianiu genów do komórek pacjenta w celu zastąpienia wadliwych
  • farmakogenomika: badanie genów kodujących enzymy metabolizujące leki oraz projektowanie leków dostosowanych do indywidualnych potrzeb
  • niedobór odpornościowy: ubytek naturalnego układu odpornościowego organizmu lub niektórych jego składników

Biotechnologia w medycynie

Łatwo zobaczyć, jak biotechnologię można wykorzystać do celów leczniczych. Wiedza o składzie genetycznym naszego gatunku, genetycznych podstawach chorób dziedzicznych oraz wynalezienie technologii manipulacji i naprawy zmutowanych genów dostarcza metod leczenia choroby.

Farmakogenomika to badanie, w jaki sposób genetyczne dziedziczenie jednostki wpływa na reakcję organizmu na leki. Jest to ukute słowo pochodzące od słów „farmakologia” i „genomika”. Jest to zatem badanie związku między farmaceutykami a genetyką. Wizją farmakogenomiki jest możliwość projektowania i wytwarzania leków dostosowanych do genetycznego składu każdej osoby. Farmakogenomika daje następujące korzyści:

1. Rozwój leków szytych na miarę. Korzystając z farmakogenomiki, firmy farmaceutyczne mogą tworzyć leki oparte na białkach, enzymach i cząsteczkach RNA, które są powiązane z określonymi genami i chorobami. Te dostosowane do potrzeb leki obiecują nie tylko maksymalizację efektów terapeutycznych, ale także zmniejszenie uszkodzeń pobliskich zdrowych komórek.

2. Dokładniejsze metody określania odpowiednich dawek leków. Znajomość genetyki pacjenta pozwoli lekarzom określić, jak dobrze organizm pacjenta może przetwarzać i metabolizować lek. To zmaksymalizuje wartość leku i zmniejszy prawdopodobieństwo przedawkowania.

3. Usprawnienia w procesie odkrywania i zatwierdzania leków. Odkrywanie potencjalnych terapii będzie łatwiejsze dzięki wykorzystaniu docelowych genomów. Geny są powiązane z licznymi chorobami i zaburzeniami. Dzięki nowoczesnej biotechnologii geny te można wykorzystać jako cele do opracowania skutecznych nowych terapii, co może znacznie skrócić proces odkrywania leków.

4. Lepsze szczepionki. Bezpieczniejsze szczepionki mogą być projektowane i produkowane przez organizmy transformowane za pomocą inżynierii genetycznej. Te szczepionki wywołają odpowiedź immunologiczną bez ryzyka infekcji. Będą one niedrogie, stabilne, łatwe do przechowywania i przystosowane do przenoszenia kilku szczepów patogenu jednocześnie.

Nowoczesna biotechnologia może być wykorzystywana do łatwiejszego i tańszego wytwarzania istniejących leków. Pierwszymi produktami inżynierii genetycznej były leki przeznaczone do zwalczania chorób człowieka. W 1978 Genentech połączył gen insuliny z wektorem plazmidowym i umieścił powstały gen w bakterii zwanej Escherichia coli. Insulina, szeroko stosowana w leczeniu cukrzycy, była wcześniej pozyskiwana z owiec i świń. Był bardzo drogi i często wywoływał niepożądane reakcje alergiczne. Powstała genetycznie zmodyfikowana bakteria umożliwiła wytwarzanie ogromnych ilości ludzkiej insuliny po niskich kosztach. Od tego czasu nowoczesna biotechnologia umożliwiła łatwiejszą i tańszą produkcję ludzkiego hormonu wzrostu, czynników krzepnięcia krwi dla chorych na hemofilię, leków na płodność, erytropoetyny i innych leków. Oczekuje się, że wiedza genomowa na temat genów zaangażowanych w choroby, szlaki chorobowe i miejsca reakcji na leki doprowadzi do odkrycia tysięcy nowych celów.

Diagnoza genetyczna i terapia genowa

Proces testowania podejrzenia defektów genetycznych przed zastosowaniem leczenia nazywa się diagnostyką genetyczną za pomocą testów genetycznych. W zależności od wzorców dziedziczenia genu wywołującego chorobę, członkom rodziny zaleca się poddanie się testom genetycznym. Plany leczenia opierają się na wynikach badań genetycznych, które określają rodzaj nowotworu. Jeśli rak jest spowodowany odziedziczonymi mutacjami genów, innym krewnym kobietom zaleca się również poddanie się badaniom genetycznym i okresowym badaniom przesiewowym w kierunku raka piersi. Oferowane są również badania genetyczne płodów w celu określenia obecności lub braku genów powodujących choroby w rodzinach z określonymi, wyniszczającymi chorobami.

Testy genetyczne obejmują bezpośrednie badanie samej cząsteczki DNA. Naukowiec skanuje próbkę DNA pacjenta w poszukiwaniu zmutowanych sekwencji. Istnieją dwa główne rodzaje testów genowych. W pierwszym typie badacz może zaprojektować krótkie fragmenty DNA, których sekwencje są komplementarne do sekwencji zmutowanych. Sondy te będą szukać swojego dopełnienia wśród par zasad genomu osobnika. Jeśli zmutowana sekwencja jest obecna w genomie pacjenta, sonda zwiąże się z nią i oznaczy mutację. W drugim typie badacz może przeprowadzić test genu, porównując sekwencję zasad DNA w genie pacjenta z normalną wersją genu.

Terapia genowa to technika inżynierii genetycznej stosowana do leczenia chorób. W najprostszej postaci polega na wprowadzeniu dobrego genu w losowej lokalizacji w genomie, aby wspomóc wyleczenie choroby spowodowanej przez zmutowany gen. Dobry gen jest zwykle wprowadzany do chorych komórek jako część wektora przenoszonego przez wirusa, który może zainfekować komórkę gospodarza i dostarczyć obcy DNA. Bardziej zaawansowane formy terapii genowej próbują skorygować mutację w pierwotnym miejscu genomu, tak jak ma to miejsce w przypadku leczenia ciężkiego złożonego niedoboru odporności (SCID).


7.24C: Biotechnologia w medycynie - biologia

Opierając się na badaniu DNA, genomika analizuje całe genomy, podczas gdy biotechnologia wykorzystuje czynniki biologiczne do postępu technologicznego.

Cele nauczania

Uzasadnij przegląd dziedziny biotechnologii

Kluczowe dania na wynos

Kluczowe punkty

  • Genomika obejmuje badanie pełnego zestawu genów, ich sekwencji i organizacji nukleotydów oraz ich interakcji w obrębie gatunku iz innymi gatunkami.
  • Poprzez sekwencjonowanie DNA informacje genomowe są wykorzystywane do tworzenia map DNA różnych organizmów.
  • Biotechnologia, czyli wykorzystanie czynników biologicznych do postępu technologicznego, ma zastosowanie w medycynie, rolnictwie i przemyśle, do których należą procesy takie jak fermentacja i produkcja biopaliw.

Kluczowe terminy

  • genomika: badanie całego genomu organizmu
  • sekwencjonowanie: procedura ustalania kolejności aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym białka (sekwencjonowanie białek) lub nukleotydów w odcinku DNA zawierającym gen (sekwencjonowanie genów)
  • biotechnologia: wykorzystanie żywych organizmów (zwłaszcza mikroorganizmów) w zastosowaniach przemysłowych, rolniczych, medycznych i innych technologicznych

Badania kwasów nukleinowych rozpoczęły się wraz z odkryciem DNA, przeszły do ​​badania genów i małych fragmentów, a teraz eksplodowały w dziedzinie genomiki. Genomika to badanie całych genomów, w tym kompletnego zestawu genów, ich sekwencji i organizacji nukleotydów oraz ich interakcji w obrębie gatunku iz innymi gatunkami. Postępy w genomice stały się możliwe dzięki technologii sekwencjonowania DNA. Tak jak technologia informacyjna doprowadziła do map Google, które umożliwiają ludziom uzyskanie szczegółowych informacji o lokalizacjach na całym świecie, informacje genomowe są wykorzystywane do tworzenia podobnych map DNA różnych organizmów. Odkrycia te pomogły antropologom lepiej zrozumieć migrację ludzi i pomogły w dziedzinie medycyny poprzez mapowanie ludzkich chorób genetycznych. Sposoby, w jakie informacje genomowe mogą przyczynić się do naukowego zrozumienia, są zróżnicowane i szybko się rozwijają.

Genomika: W genomice porównuje się DNA różnych organizmów, umożliwiając naukowcom tworzenie map, za pomocą których można nawigować po DNA różnych organizmów.

Inną szybko rozwijającą się dziedziną wykorzystującą DNA jest biotechnologia. Dziedzina ta obejmuje wykorzystanie czynników biologicznych do postępu technologicznego. Biotechnologię stosowano do hodowli zwierząt gospodarskich i upraw na długo przed poznaniem naukowych podstaw tych technik. Od czasu odkrycia struktury DNA w 1953 roku dziedzina biotechnologii szybko się rozwinęła, zarówno dzięki badaniom akademickim, jak i prywatnym firmom. Podstawowe zastosowania tej technologii to medycyna (produkcja szczepionek i antybiotyków) oraz rolnictwo (modyfikacja genetyczna upraw, np. zwiększenie plonów). Biotechnologia ma również wiele zastosowań przemysłowych, takich jak fermentacja, usuwanie wycieków ropy i produkcja biopaliw.


W czym pomaga nam biotechnologia?

Zdjęcia satelitarne wyraźnie pokazują ogromne zmiany, jakie ludzkość dokonała na powierzchni Ziemi: wykarczowane lasy, masywne tamy i zbiorniki, miliony kilometrów dróg. Gdybyśmy mogli zrobić zdjęcia mikroskopowe świata w formie satelitarnej, wpływ biotechnologii byłby nie mniej oczywisty. Większość spożywanej przez nas żywności pochodzi z roślin modyfikowanych – za pomocą nowoczesnych technologii lub bardziej tradycyjnej sztucznej selekcji – tak, aby rosły bez pestycydów, wymagały mniejszej ilości składników odżywczych lub były odporne na szybko zmieniający się klimat. Producenci zastąpili składniki ropopochodne biomateriałami w wielu dobrach konsumpcyjnych, takich jak tworzywa sztuczne, kosmetyki i paliwa. Twój detergent do prania? Prawie na pewno zawiera biotechnologię. Tak samo zrób prawie wszystkie swoje bawełniane ubrania.

Ale być może największe zastosowanie biotechnologii dotyczy zdrowia ludzkiego. Biotechnologia jest obecna w naszym życiu jeszcze zanim się urodzimy, od wspomagania płodności, przez badania prenatalne, po domowe testy ciążowe. Podąża za nami przez całe dzieciństwo, dzięki szczepionkom i antybiotykom, które drastycznie poprawiły oczekiwaną długość życia. Biotechnologia stoi za przebojowymi lekami do leczenia raka i chorób serca i jest wykorzystywana w najnowocześniejszych badaniach nad leczeniem choroby Alzheimera i odwróceniem procesu starzenia. Naukowcy stojący za technologią o nazwie CRISPR/Cas9 uważają, że może ona być kluczem do bezpiecznej edycji DNA w celu leczenia chorób genetycznych. A jedna firma zakłada, że ​​listy oczekujących na przeszczep narządów można wyeliminować poprzez hodowlę ludzkich narządów u świń chimerycznych.


10.2 Biotechnologia w medycynie i rolnictwie

Łatwo zobaczyć, jak biotechnologię można wykorzystać do celów leczniczych. Wiedza o składzie genetycznym naszego gatunku, genetycznych podstawach chorób dziedzicznych oraz wynalezienie technologii manipulacji i naprawy zmutowanych genów dostarcza metod leczenia chorób. Biotechnologia w rolnictwie może zwiększyć odporność na choroby, szkodniki i stres środowiskowy, poprawiając zarówno wydajność, jak i jakość upraw.

Diagnoza genetyczna i terapia genowa

Proces testowania podejrzenia defektów genetycznych przed zastosowaniem leczenia nazywa się diagnostyką genetyczną za pomocą testów genetycznych. W niektórych przypadkach, w których w rodzinie danej osoby występuje choroba genetyczna, członkom rodziny można zalecić poddanie się badaniom genetycznym. Na przykład mutacje w BRCA geny mogą zwiększać prawdopodobieństwo rozwoju raka piersi i jajnika u kobiet oraz niektórych innych nowotworów u kobiet i mężczyzn. Kobieta z rakiem piersi może zostać poddana badaniu przesiewowemu pod kątem tych mutacji. Jeśli zostanie znaleziona jedna z mutacji wysokiego ryzyka, jej krewni mogą również chcieć poddać się badaniu przesiewowemu pod kątem tej konkretnej mutacji lub po prostu zachować większą czujność pod kątem występowania nowotworów. Testy genetyczne są również oferowane dla płodów (lub embrionów z zapłodnieniem in vitro) w celu określenia obecności lub braku genów powodujących choroby w rodzinach z określonymi wyniszczającymi chorobami.

Koncepcje w działaniu

Zobacz, jak wyodrębnia się ludzkie DNA do zastosowań takich jak testy genetyczne.

Terapia genowa to technika inżynierii genetycznej, która pewnego dnia może zostać wykorzystana do leczenia niektórych chorób genetycznych. W najprostszej postaci polega na wprowadzeniu niezmutowanego genu w losowym miejscu genomu w celu wyleczenia choroby poprzez zastąpienie białka, które może być nieobecne u tych osób z powodu mutacji genetycznej. Niezmutowany gen jest zwykle wprowadzany do chorych komórek jako część wektora przenoszonego przez wirusa, takiego jak adenowirus, który może infekować komórkę gospodarza i dostarczać obcy DNA do genomu komórki docelowej (Figura 10.8). Do tej pory terapie genowe były przede wszystkim procedurami eksperymentalnymi u ludzi. Kilka z tych eksperymentalnych terapii odniosło sukces, ale metody mogą być ważne w przyszłości, ponieważ czynniki ograniczające ich powodzenie zostaną rozwiązane.

Produkcja szczepionek, antybiotyków i hormonów

Tradycyjne strategie szczepień wykorzystują osłabione lub nieaktywne formy mikroorganizmów lub wirusów do stymulacji układu odpornościowego. Nowoczesne techniki wykorzystują specyficzne geny mikroorganizmów sklonowane do wektorów i masowo produkowane w bakteriach, aby wytworzyć duże ilości specyficznych substancji stymulujących układ odpornościowy. Substancja jest następnie wykorzystywana jako szczepionka. W niektórych przypadkach, takich jak szczepionka przeciw grypie H1N1, geny sklonowane z wirusa były wykorzystywane do zwalczania stale zmieniających się szczepów tego wirusa.

Antybiotyki zabijają bakterie i są naturalnie wytwarzane przez mikroorganizmy, takie jak penicylina z grzybów jest prawdopodobnie najbardziej znanym przykładem. Antybiotyki są produkowane na dużą skalę poprzez hodowlę i manipulację komórkami grzybów. Komórki grzybów są typowo modyfikowane genetycznie w celu poprawy wydajności antybiotyku.

Technologia rekombinacji DNA została wykorzystana do produkcji wielkoskalowych ilości insuliny ludzkiego hormonu w E coli już w 1978 roku. Wcześniej cukrzycę można było leczyć tylko insuliną świńską, która powodowała reakcje alergiczne u wielu ludzi z powodu różnic w cząsteczce insuliny. Ponadto ludzki hormon wzrostu (HGH) jest stosowany w leczeniu zaburzeń wzrostu u dzieci. Gen HGH został sklonowany z biblioteki cDNA (komplementarny DNA) i wstawiony do E coli komórki, klonując je do wektora bakteryjnego.

Zwierzęta transgeniczne

Chociaż kilka rekombinowanych białek stosowanych w medycynie jest z powodzeniem wytwarzanych w bakteriach, niektóre białka wymagają eukariotycznego gospodarza zwierzęcego do prawidłowego przetwarzania. Z tego powodu geny zostały sklonowane i poddane ekspresji u zwierząt, takich jak owce, kozy, kurczaki i myszy. Zwierzęta zmodyfikowane w celu ekspresji rekombinowanego DNA nazywane są zwierzętami transgenicznymi (Figura 10.9).

Kilka białek ludzkich ulega ekspresji w mleku transgenicznych owiec i kóz. W jednym z komercyjnych przykładów FDA zatwierdziła białko przeciwzakrzepowe krwi, które jest produkowane w mleku transgenicznych kóz do stosowania u ludzi. Myszy były szeroko stosowane do ekspresji i badania efektów rekombinowanych genów i mutacji.

Rośliny transgeniczne

Manipulowanie DNA roślin (tworzenie organizmów modyfikowanych genetycznie lub GMO) pomogło stworzyć pożądane cechy, takie jak odporność na choroby, herbicydy i szkodniki, lepsza wartość odżywcza i dłuższy okres przydatności do spożycia (rysunek 10.10). Rośliny są najważniejszym źródłem pożywienia dla populacji ludzkiej. Rolnicy opracowali sposoby selekcji odmian roślin o pożądanych cechach na długo przed ustanowieniem współczesnych praktyk biotechnologicznych.

Rośliny transgeniczne otrzymały DNA od innych gatunków. Ponieważ zawierają unikalne kombinacje genów i nie są ograniczone do laboratorium, rośliny transgeniczne i inne GMO są ściśle monitorowane przez agencje rządowe, aby upewnić się, że nadają się do spożycia przez ludzi i nie zagrażają życiu innych roślin i zwierząt. Ponieważ obce geny mogą przenosić się na inne gatunki w środowisku, szczególnie w pyłku i nasionach roślin, wymagane są szeroko zakrojone testy w celu zapewnienia stabilności ekologicznej. Zszywki takie jak kukurydza, ziemniaki i pomidory były pierwszymi roślinami uprawnymi, które zostały zmodyfikowane genetycznie.

Transformacja roślin za pomocą Agrobacterium tumefaciens

W roślinach guzy wywołane przez bakterię Agrobacterium tumefaciens powstają przez przeniesienie DNA z bakterii do rośliny. Sztuczne wprowadzanie DNA do komórek roślinnych jest trudniejsze niż do komórek zwierzęcych ze względu na grubą ścianę komórek roślinnych. Naukowcy wykorzystali naturalny transfer DNA z Agrobacterium do gospodarza roślinnego w celu wprowadzenia wybranych fragmentów DNA do roślin żywicielskich. W naturze powodujący chorobę A. tumefaciens mają zestaw plazmidów, które zawierają geny integrujące się z genomem zainfekowanej komórki roślinnej. Naukowcy manipulują plazmidami, aby przenosić pożądany fragment DNA i wstawiać go do genomu rośliny.

Organiczny środek owadobójczy Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (Bt) to bakteria wytwarzająca kryształy białka, które są toksyczne dla wielu gatunków owadów żywiących się roślinami. Owady, które zjadły toksynę Bt, przestają żerować na roślinach w ciągu kilku godzin. Po aktywacji toksyny w jelitach owadów śmierć następuje w ciągu kilku dni. Geny krystalicznej toksyny zostały sklonowane z bakterii i wprowadzone do roślin, dzięki czemu rośliny mogą wytwarzać własną krystaliczną toksynę Bt, która działa przeciwko owadom. Toksyna Bt jest bezpieczna dla środowiska i nietoksyczna dla ssaków (w tym ludzi). W rezultacie został dopuszczony do stosowania przez rolników ekologicznych jako naturalny środek owadobójczy. Istnieje jednak pewna obawa, że ​​owady mogą wykształcić oporność na toksynę Bt w taki sam sposób, w jaki bakterie wykształcą oporność na antybiotyki.

FlavrSavr Pomidor

Pierwszą uprawą GM wprowadzoną na rynek był pomidor FlavrSavr wyprodukowany w 1994 roku. Technologia genetyki molekularnej została wykorzystana do spowolnienia procesu zmiękczania i gnicia spowodowanego infekcjami grzybiczymi, co doprowadziło do wydłużenia okresu przydatności pomidorów GM. Dodatkowa modyfikacja genetyczna poprawiła smak tego pomidora. Pomidor FlavrSavr nie utrzymał się z powodzeniem na rynku z powodu problemów z utrzymaniem i wysyłką upraw.


Zastosowania biotechnologii

Biotechnologia to dziedzina nauki zajmująca się wykorzystaniem technologii opartej na biologii, a następnie wykorzystywanej w rolnictwie, przemyśle spożywczym i medycznym. W tej technice zaangażowany jest rekombinowany DNA. Rekombinowany DNA oznacza, że ​​jest to obce DNA i ma pożądane właściwości, których chcemy w organizmach lub produktach roślinnych. Istnieją różne zastosowania biotechnologii, takie jak zapłodnienie in vitro, wytwarzanie roślin odpornych na czynniki zewnętrzne oraz zwierząt posiadających pożądany gen, który chcemy, aby były dla nas użyteczne. Materiał genetyczny organizmu gospodarza ulega zmianie, co skutkuje zmianą fenotypu organizmu. Biotechnologia ma różne zastosowania. Poznamy zastosowanie biotechnologii w medycynie, a także zastosowania biotechnologii w medycynie. Nie tylko medycyna, ale także biotechnologia znajdują zastosowanie w innych dziedzinach. Poznamy również zastosowania biotechnologii w ochronie zdrowia oraz zastosowania biotechnologii w przemyśle.

Zastosowanie Biotechnologii w Medycynie

Istnieje wiele zastosowań biotechnologii w medycynie. Te technologie rekombinacji DNA wywarły ogromny wpływ na opiekę zdrowotną i medycynę. Zaletami rekombinowanych środków terapeutycznych są:

Umożliwia masową produkcję leków

Pomagają w tworzeniu bezpiecznych i skuteczniejszych leków.

Leki opracowane z wykorzystaniem biotechnologii nie wykazują odpowiedzi immunologicznej.

Na świecie jest 30 zatwierdzonych rekombinowanych środków terapeutycznych, z których 12 znajduje się w Indiach. Niektóre z produktów terapeutycznych zatwierdzonych w Indiach to:

Biofarmaceutyki to produkty medyczne lub leki, które zostały wytworzone przy użyciu biotechnologii. Obejmuje to białka i kwasy nukleinowe. W Indiach istnieje wiele dziedzin biotechnologii medycznej. Transgeniczne myszy zostały opracowane w celu testowania bezpieczeństwa szczepionek przed ich zastosowaniem na ludziach. Te myszy są również wykorzystywane do testowania bezpieczeństwa szczepionki przeciwko polio. Zwierzęta transgeniczne pomagają nam również zrozumieć, w jaki sposób geny przyczyniają się do rozwoju choroby. Te transgeniczne zwierzęta są wykorzystywane jako modele do naszych badań. Te transgeniczne modele zwierzęce istnieją dla chorób ludzkich, takich jak rak i mukowiscydoza. Zwierzęta transgeniczne są również wykorzystywane do testowania bezpieczeństwa chemicznego leków. Te testy na zwierzętach pozwalają nam uzyskać wyniki w bardzo krótkim czasie.

[Obraz zostanie wkrótce przesłany]

Rekombinowana insulina

To jedno z zastosowań biotechnologii w medycynie. Insulina jest hormonem wytwarzanym przez komórki beta wysepek Langerhansa. To jest obecne w trzustce. Hormon ten pomaga w kontrolowaniu poziomu glukozy we krwi. Niedobór insuliny powoduje chorobę zwaną cukrzycą. Insulina to organizm, który może mieć niedobór, gdy trzustka zmniejsza produkcję hormonu insuliny. Czasami jest to uwarunkowane genetycznie, a czasami spowodowane podeszłym wiekiem lub uszkodzeniem trzustki. Aby kontrolować ten problem niedoboru insuliny, syntetyczna insulina jest podawana za pomocą strzykawek w ludzkim ciele. Ta syntetyczna insulina jest wytwarzana przy pomocy biotechnologii. Wcześniej był pozyskiwany z trzustki ubitych świń i bydła. Ale teraz jest wytwarzany w laboratorium przy użyciu technologii rekombinacji DNA. Inne zastosowania biotechnologii w medycynie są widoczne w ludzkim hormonie wzrostu. Jest to również znane jako Somatotropina. Ten hormon wzrostu jest wydzielany przez przedni płat przysadki mózgowej. Hormon ten dodatkowo reguluje wzrost dwóch innych hormonów podwzgórza, którymi są hormon uwalniający somatotropinę i somatostatyna. Pierwszy stymuluje przedni płat przysadki do uwalniania hormonu wzrostu, podczas gdy drugi hamuje wydzielanie hormonu wzrostu. Niedobór któregokolwiek z powyższych dwóch hormonów może skutkować różnymi chorobami. Tak więc ten hormon jest syntetyzowany w laboratoriach przy użyciu biotechnologii. Hormon ten jest również przydatny w leczeniu urazów.

Zastosowania biotechnologii w opiece zdrowotnej

Technologia terapii genowej jest jednym z zastosowań biotechnologii w opiece zdrowotnej. Technika terapii genowej to tylko zbiór metod pozwalających na korektę defektu genu, który został zdiagnozowany u dziecka lub zarodka. Geny są wstawiane do ciała zmarłego osobnika. Gen ten pomaga w przejęciu funkcji wadliwego genu, a tym samym kompensuje niefunkcjonalne geny. Dopiero w 1990 roku zastosowano pierwszą terapię genową. Dziecko cierpiało na niedobór ADA. Ta technika jest tymczasowym lekarstwem. Może być stosowany jako trwały lek, gdy wadliwe geny zostaną zastąpione w szpiku kostnym. To trwałe lekarstwo na chorobę.

Zastosowania przemysłowe

Dziedzina biotechnologii znajduje swoje zastosowanie również w przemyśle. To było w 2001 roku, kiedy dwóch naukowców z Kanady wszczepiło geny pająka do komórek kóz w okresie laktacji. W ten sposób kozy zaczęły produkować jedwab wraz z mlekiem. Te polimerowe nici jedwabiu zostały wydobyte z ich mleka, a następnie wplecione w nić. Te polimerowe nici mogą być używane jako lekki, wytrzymały i elastyczny materiał, który można wykorzystać do celów wojskowych oraz do produkcji naciągów do rakiet tenisowych. Wykorzystując techniki biotechnologiczne, różne mikroorganizmy są projektowane do produkcji szerokiej gamy białek. Mogą one pomóc w przyspieszeniu przemysłowych reakcji chemicznych.

Zakres Biotechnologii

Tutaj zrozumiemy zakres i znaczenie biotechnologii. Ta dziedzina biotechnologii rozwinęła się wykładniczo w ciągu ostatnich 10 lat. Dzięki niefortunnej chorobie koronowej ta dziedzina pomogła nam bezpiecznie opracować szczepionki, a także zestawy testowe na tę chorobę. Transgeniczne zwierzęta i rośliny znajdują wielkie zastosowanie w życiu codziennym, ponieważ posiadają pożądane geny. Te pożądane geny mogą pomóc roślinom wytrzymać stres środowiskowy, a zwierzętom jednocześnie wytwarzać dwa lub różne rodzaje produktów, jak czytamy powyżej, gdzie koza produkowała jedwab i mleko razem z pomocą technologii rekombinacji DNA. Rządy świata zdały sobie sprawę ze znaczenia tej dziedziny i czynią postępy w laboratoriach swoich krajów.


Biotechnologia to zastosowanie postępu naukowego i technicznego w naukach przyrodniczych do opracowywania produktów komercyjnych. Jest to nauka zorientowana na badania, łącząca biologię i technologię. Biotechnologia jest uważana za następną wiodącą pozycję w badaniach naukowych.

Biotechnologia jest zależna od nauk biologicznych, tj. biochemii, biologii komórki, biologii molekularnej, genetyki, mikrobiologii itp.

Dalsza biotechnologia obejmuje studia spoza obszaru biologii łączące przedmioty takie jak informatyka, inżynieria chemiczna, inżynieria bioprocesowa, embriologia, immunologia, wirusologia, zdrowie i medycyna, rolnictwo i hodowla zwierząt, technologia nasion, ekologia, gleboznawstwo itp.

Zastosowania biotechnologii: Zastosowania biotechnologii znajdują się głównie w obszarach przemysłowych dla dobrego samopoczucia ludzi i innych żywych organizmów, w tym opieki zdrowotnej, produkcji roślinnej i rolnictwa, przetwarzania artykułów nieżywnościowych, hodowli zwierząt, gospodarki odpadami i zastosowań środowiskowych.

Wschodzące gałęzie biotechnologii: Niewiele spośród kilku gałęzi biotechnologii to bioinformatyka, niebieska biotechnologia, zielona biotechnologia, czerwona biotechnologia, biała biotechnologia itp.
Biotechnologia w medycynie: Nowoczesna biotechnologia przyczyniła się do doskonałych zastosowań w dziedzinach medycyny, takich jak produkcja farmaceutyczna, farmakogenomika, terapia genowa i testy genetyczne.

Perspektywy pracy: Sektor biotechnologiczny w Indiach jest jednym z najszybciej rozwijających się sektorów, które odgrywają kluczową rolę w wpływaniu na szybki rozwój gospodarczy Indii. W Indiach następujące dziedziny, które poszerzają lukratywne możliwości pracy dla absolwentów biotechnologii: badania i rozwój, sprawy regulacyjne, badania leków i farmaceutyków, laboratoria finansowane ze środków publicznych, chemikalia, mechaniczne i procesowe, kontrola środowiska, gospodarka odpadami, energia, przetwórstwo spożywcze, bio - przemysł przetwórczy i wsparcie produktu.

Oddzielny Departament Biotechnologii (DBT), działający pod Ministerstwem Nauki i Technologii w 1986 roku, nadał nowy impuls rozwojowi dziedziny nowoczesnej biologii i biotechnologii w Indiach.


Biotechnologia

Biotechnologia, wydanie drugie, podchodzi do nowoczesnej biotechnologii od podstaw molekularnych, które wyrosły z coraz większego biochemicznego zrozumienia genetyki i fizjologii. Używając prostego, mniej technicznego żargonu, Clark i Pazdernik wprowadzają do każdego rozdziału podstawowe pojęcia, które rozwijają się w bardziej szczegółowe i szczegółowe zastosowania. Ten aktualny tekst obejmuje szeroki zakres tematów, w tym kryminalistykę, bioetykę i nanobiotechnologię, wykorzystując kolorowe ilustracje i zwięzłe zastosowania. Ponadto książka zawiera najnowsze, istotne artykuły dotyczące badań podstawowych dla każdego rozdziału, które są prezentowane na towarzyszącej stronie internetowej. Artykuły przedstawiają kluczowe koncepcje lub zastosowania pojęć przedstawionych w rozdziale, co pozwala czytelnikowi zobaczyć, w jaki sposób podstawowa wiedza zawarta w tym podręczniku łączy się z badaniami podstawowymi. Ta książka pomaga czytelnikom zrozumieć, czym tak naprawdę jest biotechnologia molekularna jako dyscyplina naukowa, w jaki sposób prowadzone są badania w tej dziedzinie i jak ta technologia może wpłynąć na przyszłość.


3 popularne poddziedziny biotechnologii, w których możesz się specjalizować

Dużo się obecnie dzieje w dziedzinie biotechnologii. Oto trzy z najgorętszych dziedzin, w których możesz się uczyć i pracować.

Rozwój i produkcja szczepionek

Wybuch koronawirusa pokazał nam, jak niszczące choroby mogą mieć na społeczeństwo.

Najlepszym sposobem na zaradzenie pandemii na skalę populacyjną jest stworzenie szczepionki. Ale szczepionki nie są łatwe do opracowania dla każdego mikroorganizmu — zwłaszcza nie z dnia na dzień. A ponieważ populacja ludzka rośnie i coraz bardziej wkracza na obszary dzikiej przyrody, eksperci przewidują, że częstotliwość pandemii będzie tylko rosła w przyszłości.

Choć przerażające, przynajmniej te perspektywy zapewniają bezpieczeństwo pracy osobom z wykształceniem biotechnologicznym.

Większość dostępnych obecnie leków działa poprzez podkręcanie poziomów substancji chemicznych już znajdujących się w twoim ciele. Ale co by było, gdybyś mógł wrócić do źródła – to znaczy do swojego kodu genetycznego – aby dostosować te plany do produkcji tych chemikaliów, a wszystko to bez konieczności polegania na lekach?

To jest misja terapii genowej. Załóżmy na przykład, że trzustka nie wytwarza insuliny i w rezultacie rozwija się cukrzyca. Zamiast podawać leki, naukowcy mogą spróbować ponownie podłączyć komórki produkujące insulinę.

Terapia genowa to poddziedzina, która wymaga wielu starannych rozważań etycznych, ale oferuje niemal nieograniczone możliwości.

Inną konsekwencją rosnącej populacji jest wzrost zanieczyszczenia. Ale co by było, gdybyśmy mogli zaprojektować rzeczy, które wyeliminowałyby to zanieczyszczenie — w szczególności przy użyciu mikroorganizmów?

Ta dziedzina nauki, znana jako bioremediacja, ma szansę w ogromnym tempie wystartować. Dzięki tej technologii możemy oczyszczać zanieczyszczone i opuszczone kopalnie, rozkładać tworzywa sztuczne w oceanach, a nawet usuwać dwutlenek węgla z smug w zakładach produkcyjnych.

Jeśli coś musi zostać posprzątane, istnieje duża szansa, że ​​istnieje mikroorganizm, który może wykonać tę pracę. Potrzebujemy tylko biotechnologa, aby go najpierw znalazł lub stworzył.


Top 9 zastosowań biotechnologii | Biologia

Poniższe punkty podkreślają dziewięć najważniejszych zastosowań biotechnologii. Zastosowania to: 1. Uprawy modyfikowane genetycznie 2. Żywność modyfikowana genetycznie 3. Zrównoważone rolnictwo 4. Odmiany odporne na choroby 5. Białko jednokomórkowe (SCP) 6. Biopatent 7. Biopiractwo 8. Biowar 9. Bioetyka.

Biotechnologia: aplikacja nr 1. Uprawy modyfikowane genetycznie:

Rośliny, w których funkcjonalny obcy gen został wprowadzony dowolnymi metodami biotechnologicznymi, które na ogół nie występują w roślinie, nazywane są roślinami transgenicznymi. Uprawa transgeniczna, która zawiera i wyraża transgen (tj. funkcjonalny obcy gen). Ogólnie rzecz biorąc, uprawy transgeniczne nazywane są uprawami modyfikowanymi genetycznie lub uprawami GM.

Techniki stosowane do produkcji roślin transgenicznych mają dwie wielkie zalety.

(i) Jako transgen można zastosować dowolny gen (z dowolnego organizmu lub zsyntetyzowany chemicznie).

(ii) Zmiana genotypu może być do pewnego stopnia kontrolowana, ponieważ tylko transgen jest dodawany do genomu rośliny uprawnej.

Natomiast czynności hodowlane mogą wykorzystywać tylko te geny, które są obecne w takich gatunkach, które można z nimi hybrydyzować. Ponadto zmiany zachodzą we wszystkich tych cechach, dla których rodzice wykorzystani w hybrydyzacji różnią się od siebie.

Jednak gdy transgen zostanie wprowadzony do genomu organizmu, może osiągnąć jedną z następujących cech:

(i) Wytwarza pożądane białko.

(ii) Wytwarza białko, które samo wytwarza pożądany fenotyp.

(iii) Modyfikuje istniejący szlak biosyntezy, a zatem otrzymuje się nowy produkt końcowy.

Oto kilka przykładów:

Na przykład hirudyna jest białkiem, które zapobiega krzepnięciu krwi. Gen kodujący hirudynę został zsyntetyzowany chemicznie. Następnie gen ten został przeniesiony do Brassica napus, gdzie hirudyna gromadzi się w nasionach. Teraz hirudyna jest oczyszczana i wykorzystywana w medycynie. Tutaj sam produkt transgenu jest produktem pożądanym.

Innym przykładem jest bakteria glebowa Bacillus thuringiensis, która wytwarza białko krystaliczne (Cry). Białko Cry jest toksyczne dla larw niektórych owadów. Istnieje kilka różnych typów białek Cry, a każdy z nich jest toksyczny dla innej grupy owadów. Gen kodujący białko Cry to gen cry, który został wyizolowany i przeniesiony do kilku upraw.

Roślina uprawna, w której zachodzi ekspresja genu Cry, jest zwykle odporna na grupę owadów, dla których dane białko Cry jest toksyczne. Jest to przypadek, w którym produkt transgenu jest bezpośrednio odpowiedzialny za wytwarzanie interesującego fenotypu. W tym miejscu warto zauważyć, że symbole genu (cry) i jego produktu białkowego (Cry) są takie same.

Jednak symbol transgenu, który ma małe litery, jest pisany kursywą (cry), podczas gdy pierwsza litera symbolu białka jest wielka i pisana rzymską (Cry).

Rośliny transgeniczne odporne na owady:

Stwierdzono, że gen Bt bakterii Bacillus thruingiensis koduje toksyny zwane endotoksynami, które mają działanie bójcze na niektóre szkodniki owadzie. Te toksyny są różnych typów, takich jak beta-endotoksyna i delta-endotoksyna. Preparaty genu Bt w postaci proszku zostały udostępnione na rynku do użytku komercyjnego.

Innym podejściem była izolacja genu toksyny Bt 2 z Bacillus thruingiensis i wprowadzenie go do plazmidu Ti-DNA Agrobacterium tumefaciens. W ten sposób przeprowadzono transformację kilku roślin za pośrednictwem plazmidu Ti, np. tytoniu, bawełny, pomidora, kukurydzy, itp.

Tomato variety ‘Flavr Savr’ is an example where expression of a native tomato gene has been blocked. Expression of native gene can be blocked by several methods. For example, fruit softening is promoted by the enzyme polygalacturonase, which is responsible for degrading pectin. Production of polygalacturonase was blocked in the transgenic tomato variety ‘Flavr Savr’.

Hence, fruits of this tomato variety remain fresh and retain their flavour for a longer period in comparison of the fruits of normal tomato varieties. The fruits of this transgenic variety have a superior taste and increased total soluble solids.

Genetically modified crops (GM crops) are already in cultivation in advanced countries, such as U.S.A. and many European countries.

However, in India, some insect resistant cotton varieties expressing cry genes have reached onto farmers for cultivation.

It is thought, that transgenic crops may be harmful to the environment because of the following reasons:

(i) The transgene may be transferred through pollen from GM crops to their wild relatives and such a gene transfer may make the weeds more persistent and damaging. In such cases, transgenic crops should not be grown in close vicinity of their wild relatives.

(ii) The transgenic crops may themselves become persistent weeds.

(iii) In view of this, such crops may damage the environment in some mysterious manner. Investigations are on to check such menace.

Biotechnology: Application # 2. Genetically Modified Food:

(i) The food prepared from the produce of genetically modified crops (GM crops) is called genetically modified food (GM food).

(ii) The GM food differs from the food prepared from the produce of conventionally developed used during gene transfer by genetic engineering or recombinant technology.

(iii) GM food contains the antibiotic resistance gene itself

It has been argued that the above mentioned features of GM foods may be harmful and problem making if such foods are consumed.

These problems may be as follows:

(i) The transgene product (GM food) may cause toxicity and produce allergies.

(ii) The enzyme produced by the antibiotic resistance gene may cause allergies, as it is a foreign protein.

(iii) The bacteria present in the intestine of the humans may take up the antibiotic resistance gene that is present in the GM food. These bacteria will become resistant to the concerned antibiotic and become unmanageable.

The biotechnologists involved in the production of transgenic crops are aware of above mentioned aspects, and efforts are being made to use other genes in place of antibiotic resistance genes.

Ban on genetic food. It is a growing concern all over the world that the genetic food may pose risks to human health, ecology and the environment. However, it has forced the governments of many countries to rethink on introduction of such crop.

For the first time the European Commission’s Scientific Advisors have recommended that a genetically engineered potato be withheld from the market because they cannot guarantee its safety. The United States, the world’s biggest producers of genetically modified foods, has also threatened New Zealand to ban his genetically engineered foods.

Biotechnology: Application # 3. Sustainable Agriculture:

In modem days, in agricultural practices non-renewable resources are utilised which cause pollution. However, such practices cannot be continued indefinitely. This means, they are not sustainable.

Sustainable development may be defined in several ways. Sustainable agriculture primarily has renewable resources, which cause minimum pollution and maintain the optimum yield level.

Any such development which reduces the use of non-renewable resources, and level of pollution, will definitely enhance the sustainability of agriculture.

Biotechnology contributes in several ways for enhancement of the sustainability of agriculture. They are as follows:

The term ‘biofertilizers’ denotes all the ‘nutrient inputs of biological origin for plant growth’. However, micro-organisms employed to enhance the availability of nutrients like nitrogen, and phosphorus to crops are called biofertilizers.

As we know, nitrogen is available in atmosphere in high amount in the form of gas. It is converted into combined form of organic compounds by some prokaryotic micro-organisms through biological reactions.

The phenomenon of fixation of atmospheric nitrogen by biological means is known as ‘diazotrophy’ or ‘biological nitrogen fixation’ and these prokaryotes as ‘diazotrophs’ or ‘nitrogen fixers’ (nif). They may be in free living or in symbiotic forms.

Examples of nitrogen-fixing micro-organisms are bacteria and cyanobacteria (blue-green algae). Some of these micro-organisms are free-living, while others form symbiotic association with plant roots. Rhizobia form root nodules in leguminous crops, while cyanobacteria form symbiotic association with the pteridophyte Azolla.

On the other hand, insoluble forms of soil phosphorus are converted into soluble forms by certain micro-organisms. This makes the phosphorus available to the plants.

Phosphate is made soluble by some bacteria and by some fungi that form association with roots of higher plants. The fungus and plant root association is called mycorrhiza. Here the fungi absorb their food from the roots and in response are beneficial to the plants. The mycorrhiza may be external or internal.

The external mycorrhiza also called ‘ectophytic mycorrhiza’ are confined to the outer region of the roots, whereas the internal mycorrhiza are found deeply in the root cells. These fungi solubilise phosphorus, produce plant growth promoting substances and protect host plants from soil pathogens.

Biofertilizers make a low cost and easy technique and can be used by small farmers.

It is free from pollution hazards and increases soil fertility. Cyanobacteria secrete growth promoting substances, amino acids, proteins, vitamins, etc. They add sufficient amount of organic matter in soil.

Rhizobial biofertilizer can fix 50-150 kg N/ha/annum.

Azolla supplies N, increases organic matter and fertility in soil and shows tolerance against heavy metals.

The biofertilizers increase physico-chemical properties of soil, such as soil structure, texture, water holding capacity, etc.

The mycorrhizal biofertilizers make the host plants available with certain elements, increase longevity and surface area of roots, reduce plant response to soil stresses, and increase resistance in plants. In general, plant growth, survival and yield are increased.

However, extensive efforts are made to enhance the effectiveness and the contribution of biofertilizers to agricultural production.

Biopesticides are those biological agents which are used to control weeds, insects and pathogens. There is a vast majority of micro-organisms, such as viruses, bacteria, fungi, protozoa and mycoplasma known to kill the insect pests. The suitable preparations of such micro-organisms for control of insects are called ‘microbial insecticides’.

The microbial insecticides are non-hazardous, non-phytotoxic and selective in their action. Pathogenic micro­organisms which kill insects are viruses (DNA containing viruses), bacteria (e.g.. Bacillus thuringiensis), and fungi (e.g., Aspergillus, Fusarium, etc.). Now a day, some of the biopesticides are being used even at commercial scale.

Bacillus thuringiensis is a widely distributed soil bacterium, and can be isolated from soil, litters and dead insects. It is a spore forming bacterium and produces several toxins. Spores of this bacterium produce the insecticidal Cry protein. Therefore, spores of this bacterium kill larvae of certain insects.

After ingestation of spores, larvae are damaged, as the rod-shaped bacterial cell secretes at the opposite end, a single large crystal (Cry) in the cell. This crystal is toxic and proteinaceous in nature. The commercial preparations of B. thuringiensis contain a mixture of spores. Cry protein (toxin) and an inert carrier.

Bacillus thuringiensis, was the first bio-pesticide to be used on a commercial scale. Certain other bacteria and fungi are also used for control of some weeds and diseases of various crop plants.

Microbial pesticides are produced by many multi-national companies by using viruses, bacteria and fungi. B. thuringiensis preparations have been produced in U.S.A., France, Russia and U.K. in the form of wettable powder and water suspensions.

A number of viruses have been discovered which belong to groups Baculoviruses and cytoplasmic polyhedrosis viruses (CPV). Preparations of viruses or their products have been developed as effective bio-pesticides and being successfully used for the control of insect pests in agriculture and horticulture.

Recent studies on the use of mycopesticides for the control of insect pests are of much value. Mode of action of these fungi is different from viruses and bacteria. The infective conidia, spores, etc., of the antagonistic fungi reach the haemocoel of the insect either through integument or mouth. They multiply in haemocoel followed by secretion of mycotoxins which result in death of insect hosts.

The use of bio-pesticides may reduce the application of synthetic chemicals for control of diseases, insect pests and weeds. The synthetic insecticides, generally affect non-target organisms, and many beneficial organisms for agriculture, are killed. In turn, they cast hazardous effects on human health, and therefore, use of bio-pesticides has been suggested.

Biotechnology: Application # 4. Disease-Resistant Varieties:

Genetic engineering has been also used in the development of such crop varieties which are resistant to certain diseases. Usually, plant diseases are caused by fungi, bacteria, viruses and nematodes.

The most successful approach for the production of virus resistant plants is the transfer of the virus coat protein gene into the plants. The genetic material of viruses is found enclosed in a protein coat.

The gene that encodes coat protein is isolated from the genome of the virus that causes concerned disease. Now this gene is transferred and expressed in the host of the concerned virus.

Expression of the coat protein produces resistance in the host to this virus. This approach has been used in producing a virus-resistant variety of squash.

Such disease-resistant varieties are used to minimize the use of chemicals which are generally used for control of crop diseases. This approach also reduces pollution. Such varieties are successful in reducing yield losses due to various crop diseases, thus they enhance agricultural production.

Biotechnology: Application # 5. Single Cell Protein (SCP):

The dried cells of micro-organisms, such as algae, bacteria, actinomycetes and fungi, used as food or feed are collectively known as microbial protein. Since the time immemorial a number of micro-organisms have been used as part of human diet.

Micro-organisms are widely used for preparation of a variety of fermented foods, such as cheese, butter, leavened bread, idlis and several other bakery products. Some other micro-organisms have long been used as human food, e.g., the blue green alga (cyanobacteria), Spirulina, and the fungi commonly called edible mushrooms.

The term ‘microbial protein’ was replaced by a new term ‘single cell protein’ (SCP) during first International Conference on ‘microbial protein’ held in 1967, at Masachusetts, U.S.A. In recent years, NBRI, Lucknow and CFTRI, Mysore, have established centres for mass production of SCP from Spirulina (cyanobacteria).

Substrates Used for Production of SCP:

A variety of substrates are used for SCP production. Algae which contain chlorophylls, do not require organic wastes.

They use free energy from sunlight and carbon-dioxide from air, while bacteria and fungi require organic wastes, as they do not contain chlorophylls, the major components of substrates are the raw materials which contain sugars, starch, lignocellulose from woody plants and herbs having residue with nitrogen and phosphorus contents and other raw materials.

Nutritional Value of SCP:

SCP is rich in high quality protein and poor in fats. They are ideal for human food. SCP provides a valuable protein-rich supplement in human diet.

Now a day, many pilot plants for the production of Spirulina powder have been established in Japan, U.S.A. and European countries. In India, food grade Spirulina at two main centres, one at MCRC, Chennai and the other at Central Food Technology and Research Institute (CFTRI), Mysore. The products are marketed in India and abroad.

The use of spirulina (SCP) should help bridge the gap between the requirement and the supply of proteins in the human diet. Spirulina (SCP) is a rich source of protein, amino acids, vitamins, minerals, crude fibres, etc., it is used as supplemented food in diets of under-nourished children, adults and old aged people in developing countries. Spirulina is also popular as health food.

SCP as therapeutic and natural medicine. Spirulina posseses many medicinal properties. It has been recommended by medicinal experts for reducing body weight, cholesterol and for better health. It lowers sugar level in blood of diabetics. It is a good source of P-carotenes, and helps in monitoring healthy eyes and skin.

Biotechnology: Application # 6. Biopatent:

Dictionary meaning of patent is, ‘an official right to be the only person to make, use or sell a product or an invention’. Thus, a patent is the right granted by a government to prevent others from commercial use of his invention.

A patent is granted for:

(i) An invention, including a product,

(ii) An improvement in an earlier invention,

(iii) The process of generating a product, and

Initially, patents were granted for industrial inventions by a particular company, such as patent medicines, etc.

But, now a days, patents are also being granted for biological entities and for products derived from them, such patents are called biopatents, e.g., neem and its products haldi and its products.

However, industrialised countries, such as U.S.A., Japan and European Union Countries, are awarding Biopatents.

Biopatents are awarded for the following:

(i) Strains of micro-organisms,

(iii) Genetically modified strains of plants and animals,

(v) The proteins enclosed by DNA sequences

(vi) Various biotechnological products

On the basis of ethical and political reasons, such bio-patents have been opposed from time to time by different societies of the world. However, arguments in favour of bio-patents are given primarily of increased economic growth.

Many biotechnological patents are quite broad in their coverage. For example, one patent covers ‘all transgenic plants of family Brassicaceae/mustard family. Such broad patents are unacceptable and not fair, as they would enable financially powerful corporations to have their monopoly control over biotechnological processes.

Such powerful corporations try to control the direction of whole agricultural research, including plant breeding. Such a position seems to be a threat to the food security of the world.

Biotechnology: Application # 7. Biopiracy:

When big organisations and multinational companies exploit patent biological resources or bio-resources of other nations without proper authorisation from the countries concerned such exploitation is called bio-piracy.

The advanced or industrialised nations are generally rich in technology and financial resources. However, they are poor in biodiversity and traditional knowledge related to bio-resources. While developing nations are poor in technology and financial resources, but quite rich in biodiversity and traditional knowledge related to bio-resources.

Biological resources or bio-resources are those organisms which can be used to derive commercial benefits from them.

Traditional knowledge related to bio-resources is the knowledge developed by various communities from time immemorial, regarding the utilisation of the bio-resources, e.g., use of plants and other organisms in healing art.

Such traditional knowledge of a particular nation can be exploited to develop modern commercial processes. Here, the traditional knowledge is primarily used in the direction to be followed which saves a lot of time, and bio-resources are easily commercialised.

Institutions and multinational companies of industrialised advanced nations are collecting and exploiting the bio-resources, as follows:

(i) They collect and patent the genetic resources themselves. For example, a patent granted in U.S.A. covers entire ‘basmati’ rice germplasm indigenous to our country.

(ii) The bio-resources are analysed for identification of valuable biomolecules. A biomolecule is a compound produced by a living organism.

(iii) Useful genes are isolated from the bioresources and patented, and thereafter, used to generate useful commercial products.

(iv) Sometimes, even traditional knowledge itself of other countries may be patented.

For example, a plant, Pentadiplandra brazzeana of West Africa, produces a protein called brazzein. This protein is approximately two thousand times as sweet as sugar. Moreover, this is a low calorie sweetner.

Local people of West Africa have known and used the super-sweet berries of this plant for centuries. However, the protein brazzein was patented in U.S.A., where the gene encoding this protein was also isolated, sequenced and patented.

It is proposed to transfer the brazzein gene into maize and express it in maize grains. These grains (kernels) will be used for the extraction of brazzein, which can give a serious jolt to the countries exporting large quantities of sugar.

Bio-resources of third world countries have always been commercially exploited by the industrialised nations without an adequate compensation. This exploitation has increased a lot with the development of biotechnological techniques. Some developing nations coming forward and raising voice to make laws to prevent unauthorised exploitation of bio-resources and traditional knowledge.

Biotechnology: Application # 8. Biowar:

This word denotes, the use of harmful bacteria as weapons of war. The biological weapons are generally used against humans, and their crops and animals. A bioweapon is a device that carries and delivers to the target organisms, a pathogen or a toxin derived from it.

The bioweapon agent, is kept in a suitable container so that it remains active and virulent during delivery. The container with bioweapons could be delivered to the target by several ways, including missiles and aircrafts.

For example, anthrax is an acute infectious disease caused by the spore-forming bacterium Bacillus anthracis. Spores of B. anthracis can be produced and stored in a dry form keeping them viable for several decades in storage or after release.

A cloud of anthrax spores, if released at a strategic location to be inhaled by the individuals under attack may act as an agent of effective weapon of bio-war. For example, the anthrax bacteria were sent through letters after September 2001, in U.S.A.

An attack with bioweapons using antibiotic-resistant strains would initiate the incidence and spread of communicable diseases, such as anthrax and plague, on either an endemic or epidemic scale.

Bioweapons are low cost weapons, and cause far more casualities than chemical or conventional weapons. Bioweapon agents are microscopic and invisible with naked eyes, and therefore, difficult to detect.

Such type of bio-war and use of bioweapons against civilised human society is a major threat for all inhabitants of this planet, the earth.

The possible defences against bioweapons include use of gas mask, vaccination, administration of specific antibiotics, and decontamination. However, biologists should play an important role in creating awareness about the impact of misuse of biology on the human society and the whole Bio-kingdom.

Biotechnology: Application # 9. Bioethics:

Ethics includes ‘moral principles’ that control or influence a person’s behaviour. This is connected with beliefs and principles about what is right or wrong, morally correct or acceptable. This includes a set of standards by which a community regulates its behaviour and decides as to which activity is legitimate and which is not.

Thus, bioethics makes a set of standards which is used to regulate our activities in relation to the whole bio-kingdom.

Now-a-days, biotechnology, particularly recombinant DNA technology, is used for exploitation of the biological world by various ways. Biotechnology has been used in various ways, from ‘unnatural’ to ‘detrimental’ to ‘biodiversity’.

The major bioethical ways concerning to biotechnology, are as follows:

a. Use of animals in biotechnology is cruelty towards animals which causes great suffering to them.

b. When animals are used for production of certain pharmaceutical proteins, they are treated as a ‘factory’ or ‘machine’.

C. Introduction of a transgene from one species into another species threats integrity of species.

D. Transfer of human genes into animals or vice-versa is great ethic threat for humanness.

mi. Biotechnology is only used for fulfillment of the motive of selfishness by humans. This is used only for the benefit of human beings.

F. However, biotechnology poses unforeseen risks to the environment and biodiversity. Besides ethical arguments, techniques of biotechnology are used in the production of things on a much larger scale and at a much faster rate. Each society has to evaluate bioethical issues and take right decision about their application.


1. University of Pennsylvania

This is an Ivy League educational institute. It provides a wide range of courses in different subjects. Biotechnology program is offered by the school of Applied Science and Engineering. The university offers students the opportunity to study modern biotechnology content. Students get practical experience by working in state-of-the-art laboratories. Students can learn the foundations of biotechnology and molecular biology through molecular cloning experiments. Research-based teaching helps to enhance the problem-solving skills of students through research projects. Also, university faculty discussions on recent discovery processes and researches offer the students an update on the emerging global trends in the field of biotechnology.

About The Author

Garrett Parker

Garrett by trade is a personal finance freelance writer and journalist. With over 10 years experience he's covered businesses, CEOs, and investments. However he does like to take on other topics involving some of his personal interests like automobiles, future technologies, and anything else that could change the world.

Powiązane posty



Uwagi:

  1. Godwin

    Gratuluję ci, twoja myśl jest wspaniała

  2. Osla

    Myślałem, że to się nigdy nie zdarza

  3. Kenzie

    Gratulacje, odwiedziłeś inny pomysł

  4. Metaur

    Nic o tym nie wiem

  5. Faern

    Myślę, że popełniasz błąd. Mogę to udowodnić. Napisz do mnie na PW, porozmawiamy.



Napisać wiadomość