Biotechnológie a životné prostredie

Kategorie: Biológia (celkem: 966 referátů a seminárek)

Informace o referátu:

  • Přidal/a: anonymous
  • Datum přidání: 05. července 2007
  • Zobrazeno: 4207×

Příbuzná témata



Biotechnológie a životné prostredie

Slovo biotechnológia je zložené z dvoch termínov:
bio, z gréčtiny, kde znamená život,
technológia, z gréčtiny, kde znamená náuku o technických veciach.
Prvý výraz je dostatočne známy vo forme slova BIOLÓGIA, ale málo sa rozumie
práve jeho spojeniu s TECHNOLÓGIOU, hoci táto predstavuje štúdium technických
procesov, strojov i materiálov a je súčasťou celej histórie vedy, aj histórie techniky.
Biotechnológia sa tak v rámci životného prostredia identifikuje ako celospoločenská
služba, pričom jej pokračujúci rozvoj je podmienkou na prechod od
HIGHTECHNOLOGY k ECO-TECHNOLOGY.


DEFINÍCIA A ROZDELENIE BIOTECHNOLÓGIÍ

Definícia

Bola vypracovaná britskými vedcami na popud OECD (Paríž) a považuje sa za
oficiálnu a definitívnu. Definícia pokrýva aj žiadanú komerčnú produkciu chemických
zlúčenín s využitím obnoviteľných surovín, alebo nukleových kyselín (DNA). Jej
znenie hovorí:
„Biotechnológia je aplikácia vedeckých a inžinierskych princípov pre produkciu
hocijakých organických alebo anorganických látok pomocou biologických činiteľov
ktoré látky tvoria, alebo pri tvorbe pomáhajú; biologický činiteľ zahrňuje aj biologickú
katalýzu, príslušné mikroorganizmy, enzýmy, ako aj živočíšne a rastlinné bunky,
alebo ich aktívne štruktúry.“


História odboru a súvisiace odbory

Biotechnológia je teda prírodnou vedou, ktorá vychádza zo životného prostredia a
priamo ho svojimi aktivitami ovplyvňuje. Jej náplňou je inžinierstvo živých
organizmov, vrátane ich interakcií na stav, podmienky a produkty životného
prostredia. Využíva živú hmotu na tvorbu, syntézu, alebo degradáciu produktov
(rôzne biokonverzie), pričom sleduje zlepšenie ekonomickej výťažnosti
v prebiehajúcich procesoch (aktivácia – inhibícia).
Názov „biotechnológia“ sa začal používať po roku 1960, ale jej vývoj má už dlhú
históriu, Sleduje pritom históriu životného prostredia a históriu ľudstva v tomto
prostredí takže ho možno rozčleniť na niekoľko etáp:

Biotechnologická produkcia potravín a nápojov:
Existujú doklady siahajúce od čias Sumerov a Babyloncov, pozdejšie Egypťanov
a národov Blízkeho Východu. Mikroorganizmy však boli spoznané až po vynájdení
mikroskopu (v roku 1676 A. van Leeuwenhoek). Ich schopnosti vyvolávať kvasné
procesy demonštroval v období 1857 až 1876 L. Pasteur. Metódy na kultivácie
mikroorganizmov rozpracoval v období 1881 R. Koch a následne E.

Buchner odhalil
aktivitu vnútrobunkových zložiek – enzýmov.


Biotechnologické procesy v začiatkoch vývoja v nesterilných podmienkach:
Sú to známe postupy na výrobu vína, piva, liehu, kyseliny octovej a organických
rozpúšťadiel, ktoré sa rozvinuli do veľkovýroby v priebehu 19. storočia, nasledované
čistením odpadových vôd po roku 1900 klarifikáciou a po roku 1913 aj anaeróbne,
súbežne s výrobou kompostu z tuhých odpadov.

Zavedenie sterilizácie a èistých kultúr do biotechnologických procesov:
Takéto postupy prinášali postupne priaznivé výsledky, ktoré vyústili do pokroku v
lekárskej bakteriológii a objavu antibiózy (1928 A. Flemming), po roku 1941 do
priemyselnej výroby penicilínu ( Florey) a ďalších antibiotík (streptomycín
S.A.Waksman); v rokoch 1956 – 1957 bola zavedená aseptická výroba glutamanu
sodného v Japonsku a lyzínu v USA.

Zavedenie bioreaktorov a inžinierskych metód:
Pre výrobu antibiotík, aminokyselín a kyseliny citrónovej vznikla potreba konštrukcie
aseptických bioreaktorov (už od roku 1945) a iných zariadení potrebných na
separáciu a izoláciu produktov v jednotlivých operačných stupňoch , z čoho
profitovali nové, aj klasické, fermentačné technológie. Prelom priniesla selekcia
a cieľavedomá mutácia produkčných mikroorganizmov, pričom celá evolúcia sa
udiala (ako to vždy býva) súbežným pokrokom (hoci nie vždy simultánnym) v rôznych oblastiach výroby, v rôznych oblastiach vedy a technológie, často za pomoci
matematických a inžinierskych metód, ako aj snahy o kontinualizáciu procesov.
Tento vývoj bol poznačený aj tým, že do zóny biológie a mikrobiológie prenikla nielen chémia, strojárenstvo a nové materiály, ale aj meranie, regulácia, programovanie i automatické ovládanie.

Aplikovaná genetika a rekombinaèná DNA technológia:
Výskumy siahajúce od prvého spájania DNA (deoxiribonukleová kyselina) s
dedičnosťou v roku 1944 a významné objavy v molekulárnej biológii po roku 1953
(Watson a Crick – dvojitá špirála DNA) vyvolali „revolúciu v biológii“ z ktorej sa po
roku 1970 rozšírili a stále viac využívajú génové manipulácie založené na
poznatkoch génového inžinierstva.


Aktivity a prínosy mikroorganizmov v životnom prostredí:

Aktivity:
Rozklad odumretých organických látok.
Produkcia kyslíka.
Kontrola premnoženiaškodcov.
Obecná flora. Zúrodňovanie pôdy. Výživový reťazec prežúvavcov a cicavcov.
Vodný potravinový reťazec. Zemný potravinový reťazec. Deštrukcia jedovatých látok.

Prínosy:
Všeobecná recyklácia látok a živín v biosfére.
Fotosyntetické vodné mikroorganizmy produkujú asi
polovicu atmosférického kyslíka.
Mikróbmi vyvolané choroby škodcov pomáhajú
regulovať ich rozmnožovanie.
Produkuje určité živiny pre svojich symbiontov
čím podporuje boj proti ich škodcom.
Viaceré mikroorganizmy fixujú atmosférický dusík do
rastlinami asimilovateľnej formy.
Lignocelulózu degradujúca bachorová mikroflóra
zabezpečuje výživu prežúvavcov a následne iných
cicavcov.
Fotosyntetické vodné mikroorganizmy akumulujú
energiu a živiny pre vodných živočíchov.
Mikrobiálna dekompozícia zaisťuje recykláciu živín pre
rastliny čo slúžia ako potrava cicavcov.
Mikroorganizmy rozkladajú škodlivé a toxické látky a sú
schopné selektívne hromadiť aj rozptýlené ťažké kovy.


Členenie odboru biotechnológia

Biotechnológia je charakterizovaná ako odbor interdisciplinárny a systematický
schopný dosahovať vysoké pridané hodnoty. Hlavné oblasti používania biotechnológie:

Technológie bioprocesov:
Sú historicky, priemyslovo najvýznamnejšou oblasťou biotechnológie, menovite
kvasenie, produkcia antibiotík a kultivácia živočíšnych buniek. Rozvíjajú sa spolu
s vývojom nových produktov ako polysacharidy, dôležité liečivá, rozpúšťadlá,
bielkovinami obohatené potraviny.

Technológie enzýmov:
Sú využívané ako katalyzátory pre extrémne špecifické chemické reakcie. Pôsobia
vo forme voľnej alebo imobilizovanej. Sú vhodné na stereokonverzie organických
molekúl. Produktmi sú glukózové, fruktózové a maltózové sirupy zo štiepenia
škrobu, L-aminokyseliny, polosyntetické antibiotiká, enzýmové reagencie
a detekčné činidlá, enzýmy pre génové inžinierstvo.

Technológie odpadov:
Sú významné vo všetkých procesoch súvisiacich so zachovaním prírodného
prostredia vrátane recyklácie látok a živín v prírode.






Technológie životného prostredia:
Ide o využívanie biotechnológie na riešenie problémov spojených s revitalizáciou
životného prostredia poškodeného ľudskou a priemyslovou činnosťou a ekologickými katastrofami počínajúc kontrolou znečisťovania, odstraňovaním škodlivín, rekuperáciou kovov z chudobných rúd a rozptýlených zdrojov.

Technológie obnovovateľných zdrojov:
Súvisia s využívaním všetkých typov obnoviteľných surovín ako zdrojov energie, ako
surovín pre nepotravinárske a technické účely. Jedná sa najmä o hydrolyzáty
polymérov (celulóza, xylány), bioetanol pre palivá i alkochémiu, rastlinné oleje pre
biodiesel a oleochémiu, metán, vodík, a o úplné zužitkovanie rastlinných
a živočíšnych materiálov.

Technológie pre rastlinnú a živoèíšnu produkciu:
Súvisia s používaním génovo modifikovaných rastlín, so zvyšovaním odolnosti
a biologickej ochrany voči škodcom a chorobám v monokultúrach, aj vo
veľkochovoch, s vyššou kvalitou obrábania a výživy pôdy, či nutričnou hodnotou
jedlých a kŕmnych produktov, fortifikáciou chute a vône, tiež mikrobiálnou a
chemickou bezpečnosťou agropotravinového reťazca, ale aj vyššou produktivitou
výroby.

Technológie pre humánne aj veterinárne zdravie:
Súvisia s výrobou nových a účinnejších liečiv, s menšou toxicitou, bez neželaných
vedľajších účinkov, s prípravkami a reagenciami pre rýchlu detekciu a diagnostiku
porúch i chorôb a s poznaním genómu rastlín, živočíchov aj človeka.


Od roku 1978 sa biotechnológia predstavuje v tradičných aj netradičných aplikáciách
zoradených nasledovnom poradí:

1.

Výroba fermentačná:
-Výroba liehu
-Výroba piva
-Výroba vína
-Výroba octu
-Výroba pekárskeho droždia

2. Výroba agropotravinárska:
-Výroba kyslomliečnych produktov a syrov
-Výroba jedlých húb
-Výroba štartovacích kultúr pre mäsové produkty
-Výroba kvasenej kapusty, uhoriek, kŕmnej siláže
-Výroba pôdnych mikrobiálnych kultúr
-Výroba bunkových, pletivových a meristémových kultúr




3. Výroba chemická a farmaceutická:
Všetky biotechnológie zaradené do tejto skupiny sú založené na regulovanej
kultivácii vhodných mikroorganizmov (baktérie, kvasinky, plesne, riasy,
izolované bunky). -Výroba organických kyselín a ich solí
-Výroba aminokyselín, ich solí
-Výroba polyólov a výroba polymérov
-Výroba technických enzýmov
-Výroba antibiotík
-Výroba iných liečiv pre ľudí a zvieratá
-Výroba biopesticídov
-Výroba bioproduktov pre výskum a génové manipulácie

4. Výroba jedlých a kŕmnych bielkovín a koncentrátov
Táto časť objasňuje špeciálne odvetvie, ktoré súvisí s využívaním
biotechnológií pre humánnu výživu a kŕmenie, predovšetkým prípravou
koncentrátov.
-Výroba pšeničného lepku
-Výroba sójových bielkovinných koncentrátov
-Výroba izolovaných kvasničných bielkovín
-Výroba mikrobiálnych kŕmnych bielkovín (SCP) a kŕmnych koncentrátov
-Výroba jedlej a technickej želatíny
-Výroba bioplynu
-Úprava minerálnych surovín.

Nový příspěvek



Ochrana proti spamu. Kolik je 2x4?