N iezwykły postęp w naukach biologicznych, zwłaszcza w ostatnich dwóch dekadach minionego wieku, wpłynął na zweryfikowanie dotychczasowych prognoz rozwoju biotechnologii. Współczesna biotechnologia, wykorzystująca najnowsze osiągnięcia inżynierii genetycznej w kierunku modyfikacji komórek żywych organizmów, a także zastosowanie kultur tkankowych modyfikowanych za pomocą technologii rekombinowanego DNA, stwarza nowe możliwości, m.in. otrzymywania nowych, wydajniejszych surowców przeznaczonych do produkcji żywności o podwyższonej wartości żywieniowej i trwałości. Przewiduje się, że praktyczne zastosowanie tych osiągnięć naukowych na dużą skalę przypadnie na połowę XXI w.
Można sobie wyobrazić otrzymywanie syntetycznych cukrowców, tłuszczów, białek, a nawet wysokoenergetycznych metabolitów w celu zastąpienia dotychczas wykorzystywanych składników odżywczych. Gdy zostaną całkowicie poznane mechanizmy dwóch podstawowych procesów - fotosyntezy i biologicznego wiązania azotu - wówczas będzie możliwe otrzymywanie substancji organicznych za pomocą systemów wieloenzymowych bez udziału roślin. Nowe produkty będą pochodziły z nowoczesnych laboratoriów wykorzystujących enzymy drobnoustrojów do syntezy azotu z powietrza, węgla z gazów przemysłowych lub produktów przemysłu naftowego i tlenu z odpowiednio prostych organizmów. Należy oczekiwać, że przemysł spożywczy również się zmieni, przynajmniej częściowo - z przemysłu przetwórczego będzie się stawał w coraz większym stopniu przemysłem wytwórczym. Spełnienie tej prognozy wydaje się być realne dzięki osiągnięciom badawczym wielu pokoleń i nieprawdopodobnemu przyspieszeniu badań naukowych ostatnich lat. Pierwsze badania biochemiczne prowadził Lavoisier pod koniec XVIII w. Badał on procesy utleniania w organizmach żywych, pobierania przez nie tlenu, wydzielania dwutlenku węgla i ciepła. W 1827 r. Wőhler dokonał udanej syntezy mocznika. W XIX w. Emil Fischer badał skład tłuszczów i białek. Natomiast podstawy budowy enzymów dały prace L. Pasteura i E. Buchnera. W 1926 r. Sumner otrzymał pierwszy enzym ureazę (EC 3.5.1.5) w postaci krystalicznej, o masie cząsteczkowej 480 kDa, który katalizował mocznik. DNA odkryto i izolowano po raz pierwszy w 1869 r., ale upłynęło ponad 80 lat do odkrycia, że DNA jest złożone tylko z czterech rodzajów jednostek strukturalnych, znanych obecnie jako nukleotydy. Szczególnie ważne było odkrycie dokonane w 1944 r. przez trzech badaczy z uniwersytetu Rockefellera: Avery'ego, Mac Leoda i Mc Carty'ego, którzy wskazali na istotną rolę DNA jako nośnika cech biologicznych. Wykazali oni doświadczalnie, że czysty DNA wyodrębniony z komórek chorobotwórczych bakterii, które powodowały śmiertelne zapalenie płuc u myszy doświadczalnych, a następnie przeniesiony do niechorobotwórczych bakterii powodował przekształcenie ich w chorobotwórcze, zjadliwe formy. Był to pierwszy odnotowany w literaturze naukowej opis transformacji cech genetycznych. Za przełomowe, prawdopodobnie największe odkrycie XX w. niezwykle ważne dla rozwoju biochemii dającej początki biologii molekularnej, a później biotechnologii, było odkrycie budowy DNA opublikowane 25 kwietnia 1953 r. w „Nature” przez J. Watsona i F. Cricka. W 1951 r. znakomity chemik Linus Pauling oraz Robert Corey wykazali, że łańcuch białkowy często przyjmuje w przestrzeni kształt linii śrubowej, inaczej - helisy. Znajomość budowy białek intuicyjnie podsuwała im, że w podobny sposób jak białka może być zbudowana pojedyncza nić DNA, tylko że z
(…)
… jest jednołańcuchowy RNA, który jest kopią roboczą fragmentów
DNA i dopiero struktura tej kopii podlega bezpośredniemu dekodowaniu w komórce podczas biosyntezy białka. DNA bezpośrednio nie uczestniczy w biosyntezie białka i w ten sposób jest
chronione przed możliwymi niekorzystnymi zmianami, jakim mógłby podlegać w trakcie procesu biosyntezy białka.
Poznawanie tajemnic życia
Poznanie kodu genetycznego zawdzięczamy…
… genetycznie modyfikowana (ŻGM) lub żywność transgeniczna, genetycznie modyfikowane organizmy (GMO) czy też żywe genetycznie modyfikowane organizmy (LMO - living modified organism). U podstaw dalszego postępu w zastosowaniu innowacyjnych osiągnięć biotechnologii leży zrozumienie procesów zachodzących na poziomie molekularnym na podstawie procesów biochemicznych, takich jak biosynteza białka i mechanizmy…
… powstawania toksyn, chorób czy osłabienie gatunku. Genetyczne badania ujawniają, że wiele przyczyn słabości roślin, zwierząt i ludzi ma swój początek w drobnych niedoskonałościach w kodzie genetycznym. Obawy dotyczą również trudnych do przewidzenia szkód dla zdrowia. Wprowadzenie do organizmu obcego genu może pociągać za sobą nieprzewidywalne formy ekspresji genu, często zmieniając jego genetyczną funkcję…
… we współczesnej diagnostyce, profilaktyce i terapii, nie budzi obaw społeczeństwa, mimo że do ich wytwarzania stosuje się techniki inżynierii genetycznej. To samo dotyczy rozwoju przemysłu biotechnologicznego opartego na agrobiotechnologii w celu otrzymywania materiałów biodegradowalnych, np. opakowań, czy też pozyskiwanie bioenergii ze źródeł odnawialnych, np. biomasy i biopaliw. Natomiast zastosowanie…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)