Biotehnologia

Biotehnologia este un domeniu de activitate relativ nou, care pune intr-un tot unitar stiintele biologice cu tehnologiile, in care se utilizeaza

procese biologice,

organisme biologice,

sau sisteme biologice

in scopul obtinerii de produse si servicii destinate cresterii calitatii vietii societatii umane.

Biotehnologia include:

cunostinte si tehnici utilizate in scopul imbunatatirii caracterelor importante din punct de vedere economic la plante, animale si micro-organisme (caractere utile pentru productiea vegetala, animala, pentru industria alimentara)

manipularea organismelor vii la nivel molecular tehnologiei ingineriei genetice, sau tehnologia ADN recombinant)

Biotehnologia cuprinde mai multe sub-discipline:

biotehnologii medicale si terapia genica

biotehnologii farmaceutice (pentru obtinerea compusilor bioactivi - vitamine, proteine, anticorpi);

biotehnologii agricole (pentru obtinerea de noi organisme cu caractere economic valoroase (rezistenta si toleranta la factori biotici si abiotice, caractere importante pentru comercializare, pentru industriea alimentara) si obtinerea de plante modificate genetic

biotehnologii marine (pentru studiul compusilor activi si posibilitatea utilizarii lor in industrie, producere de medicamente, coloranti);

biotehnologii ecologice (pentru obtinerea de compusi biodegradabili).

Ca urmare, in sens larg, biotehnologia presupune valorificarea in practica a proceselor biologice si a fost definita de Organizatia pentru Cooperare si Dezvoltare Economica astfel:

Biotehnologia cuprinde totalitatea tehnicilor care utilizeaza organisme vii, sau componente ale acestora in scopul obtinerii de produse, sau a obtinerii de  produse modificate, pentru a ameliora plante si animale, sau pentru a produce microorganisme cu utilizari specifice.

Biotehnologia este considerata stiinta a viitorului care va asigura obtinerea de produse naturale prin sisteme si proceduri chimice si industriale. Acest domeniu ar trebui sa revolutioneze viata oamenilor si sa dovedeasca cum putem trai mai bine si cu mai putin stres.

Scurt istoric al biotehnologiilor moderne

Desi am avea tendinta de a considera biotehnologia ca fiind o stiinta noua, radacinile sale vin urma cu peste 6.000 de ani:

inca de acum 4.000 ani IC se utiliza laptele si diferite produse lactate de catre crescatorii de animale pentru obtinerea de produse lactate (fermentatia lactica)

egiptenii foloseau drojdiile la prepararea de paine si obtinerea vinurilor (fermentatia acetica)

acum 2.000 ani IC egiptenii, sumerienii si chinezii au perfectionat metodele de fermentare pentru obtinerea berii si a produselor din branza

1.500 IC se folosea tehnica fermentatiei acetice pentru obtinerea iaurtului, iar aztecii preparau un fel de prajituri din alge

in 1861 chimistul francez Louis Pasteur descopera si explica principiul care sta la baza pasteurizarii si al sterilizarii prin incalzire

Rol deosebit de important in evolutia cunostintelor l-au avut:

Teoria evolutiei enuntata de Charles Darwin in 1859 si

Legile enuntate de Gregor Mendel in 1865

1902 formularea ipotezei totipotentei celulei vegetale de catre  Gottlieb Haberlandt si care a efectuat primele incercari de culturi in vitro (1921), este considerat fondatorul tehnicii de cultura in vitro

Referat: Anatomia aparatului locomotor - sistemul osos, rolul oaselor in organism Referat: Reflexe mucoase

1910 Thomas Hunt Morgan descopera faptul ca genele sunt localizate in cromozomi

1914 Gerry Fitz Gerald obtine primul produs de antitoxina de la diptere, ceea ce a permis infiintarea primului Laborator de antitoxine in cadrul Universitatii din Toronto. Ulterior, acest laborator a devenit cel mai mare producator de vaccinuri din lume. 

1921 descoperirea insulinei la Universitatea din Toronto de catre Banting, Best, Collip si MacLeod - din 1922 se utilizeaza insulina in tratarea diabetului.

1925 Se realizeaza primele culturi de embrioni proveniti de la hibrizi inter-specifici la genul Linum

1928 Frederick Griffith descopera procesul de transformare genetica si explica modul in care are loc in mod natural transferul unei gene de la o susa bacteriana la alta

1934 White P. a reusit sa mentina pe termen foarte lung o cultura de radacini de tomate

1936 alti cercetatori reusesc sa mentina pe termen lung in medii artificiale diferite tipuri de tesuturi (calus) - Gautheret, Nobecourt si White

1941 microbiologul danez Jost A. Introduce termenul de inginerie genetica intr-o lucrare despre reproducerea sexuala la drojdii

Oswald Avery, Colin MacLead and Maclyn McCarty  intr-un experiment cu bacterii au demonstrat ca ADN poarta informatia genetica a celulei

1953 James Watson si Francis Crick descriu structura dublu-helix a ADN

1953 s-au obtinut primele plante pornind de la o celula (Muir)

1956 realizarea culturilor in suspensie pentru producerea de metaboliti secundari

1957 se descopera faptul ca este posibila reglarea formarii organelor vegetale prin modificarea raportului dintre auxine si citochinine (Skoog si Miller)

1958 regenerarea embrionilor somatici in suspensii celulare la Daucus (Reinert si Steward)

1960 realizarea primelor fecundari in vitro la Papaver rhoeas (Kanta)

1960 Olah Hornykiewicz care descoperise cauza bolii Parkinson, pune la punct terapia cu L-Dopamina

1961 sunt descoperite celulele stem hematopoetice

Propagarea vegetativa in vitro la plante, pornind de la meristeme, este utilizata tot mai mult in scop industrial - Orhidee (Morel)

1964 obtinerea primelor plante haploide din cultura de antere la Datura (Guha si Maheshwari)

1971 Regenerarea primelor plante intregi din cultura de protoplasti (Takebe)

Paul Berg, Stanley Cohen and Herbert Boyer descopera modul de taiere a moleculelor de ADN cu enzime de restrictie si introduc tehnnica ADN recombinant

1972 realizarea primei hibridari interspecifice prin fuziunea protoplastilor la tutun (Carlson)

1977 integrarea ADN plasmidial de la bacterii (Agrobacteriun tumefaciens) la plante (Chilton)

1981 introducerea termenului de variatie somaclonala (Larkin si Scowcroft)

1982 obtinerea primului produs prin inginerie genetica, respectiv insulina umana in culturi de Escherichia coli modificate genetic.

1984 Kary Mullis descopera principiul PCR de polimerizare in lant a fragmentelor de ADN

1986 eliberarea in cultura a primelor plante modificate genetic la tutun

1987 permiterea pentru prima data sa se utilizeze microorganismele modificate genetic in scop experimental

1990 primul proiect international HUMAN GENOME PROJECT care a avut ca scop identificarea si secventierea genelor genomului uman

numeroase proiecte internationale care au drept scop secventierea integrala a genomului princilalelor plante si animale, de interes pentru om.

Administratia pentru Alimente si Medicamente ale Statelor Unite (FDA) a aprobat pentru comercializare primul produs modificat genetic: the Flavour Savour tomato (suc de tomate) a fost introdus in supermarket-urile din Marea Britanie. Reactia cumparatorilor din magazine a fost violenta, ca urmare produsul a fost scos rapid din magazine.

FDA a aprobat medicamentul Biogen's Avonex, un interferon utilizat in tratamentul sclerozei multiple in placi, venitul realizat era de 1 milion $ annual.

A fost clonata oaia Dolly.

S-a reusit obtinerea de culture stabile de cellule umane Stem.

S-a anuntat terminarea secventierii genomului uman - 3,15 miliarde de nucleotide.

S-a permis finantarea proiectelor de cercetare care au ca obiect de studio genomul uman in scopul intelegerii bazelor molecular ale bolilor la om.

Craig C. Mello,de la University of Massachusetts si Andrew Fire de la Stanford University au primit Premiul Nobel pentru descoperirea unui tip special de ARN care dezactiveaza genele.

Biotehnologia integreaza in procese productive

cunostintele si principiile generale ale disciplinelor fundamentale (citologie, biologie celulara si moleculara, genetica, biochimie, embriologie)

cunostintele si principiile generale ale disciplinelor aplicative (ingineria chimica, tehnologia, robotica, bioinformatica).

In concluzie, biotehnologia reprezinta un domeniu care imbina cunostintele despre:

sistemele biologice

utilizarea organismelor biologice

utilizarea unor sisteme artificiale si a unor compusi chimici

in scopul obtinerii unor produse biologice noi, sau imbunatatite, in cantitate suficienta si de calitate incontestabila.

Biotehnologie inseamna - utilizarea organismelor vii, sau a produselor lor in scopul imbunatatirii conditiilor de viata si sanatate ale oaenirii, precum si al mentinerii si imbunatatirii conditiilor de mediului.

Societatea umana a invatat in timp despre tot ceea ce este viu si ne inconjoara si cum sa utilizam acest viu. Am invatat si am inteles treptat despre organismele vii, cum functioneaza acestea, cum se realizeaza controlul de la nivel celular la organism ca intreg.

Din acest domeniu vast in Biotehnologiile vegetale se utilizeaza organismele vegetale, care isi exprima totipotenta celulara in sisteme si conditii artificiale.  Dinte aplicatiile practice ale biotehnologiilor vegetale, cele care pana in prezent si-au demonstrat eficienta, pot fi nominalizate :

obtinerea plantelor libere de virusuri

obtinerea plantelor hibride intre specii sau genotipuri incompatibile, imposibil de obtinut prin metodele traditionale de incrucisare

obtinerea plantelor haploide si dihaploide, imposibil de realizat prim metodele clasice

obtinerea plantelor transgenice care exprima strict caractere de interes economic (cantitate, caliate, aroma, continut in compusi-nutrienti utili, aspect comercial, rezistenta la factori fizici si biologici)

obtinerea eficienta a plantelor in procesul ameliorarii prin controlul procesului de incrucisare si selectia asistata de markeri a plantelor valoroase

cresterea productiei agricole prin multiplicarea clonala a soiurilor si varietatilor importante pentru societatea umana.

In concluzie putem spune ca biotehnologia vegetala (agricola) are importanta deosebita pentru viata noastra in prezent si in viitor, iar datoria noastra este sa perfectam continuu acest domeniu.