Biotechnologie ist die Verwendung biologischer Systeme in Organismen oder die Verwendung lebender Organismen selbst, um technologische Fortschritte zu erzielen und diese Technologien an verschiedene Bereiche anzupassen. Dazu gehören Anwendungen in verschiedenen Bereichen, von der landwirtschaftlichen Praxis bis zum medizinischen Sektor., Es umfasst nicht nur Anwendungen in Bereichen, die das Leben betreffen, sondern auch in jedem anderen Bereich, in dem die aus dem biologischen Aspekt eines Organismus gewonnenen Informationen angewendet werden können.
Die Biotechnologie ist besonders wichtig, wenn es um die Entwicklung winziger und chemischer Werkzeuge geht, da viele der Werkzeuge, die die Biotechnologie verwendet, auf zellulärer Ebene existieren. Um mehr über Biotechnologie zu verstehen, Hier sind seine Arten, Beispiele und Anwendungen.,
Laut Biotechnology Innovation Organization ist
„Biotechnologie eine Technologie, die auf Biologie basiert – Biotechnologie nutzt zelluläre und biomolekulare Prozesse technologien und Produkte zu entwickeln, die unser Leben und die Gesundheit unseres Planeten verbessern. Wir nutzen die biologischen Prozesse von Mikroorganismen seit mehr als 6.000 Jahren, um nützliche Lebensmittel wie Brot und Käse herzustellen und Milchprodukte zu konservieren.,“
Arten der Biotechnologie
Medizinische Biotechnologie
Medizinische Biotechnologie ist die Verwendung von lebenden Zellen und anderen Zellmaterialien, um die Gesundheit des Menschen zu verbessern. In erster Linie wird es verwendet, um Heilmittel zu finden sowie Krankheiten loszuwerden und vorzubeugen.
Die Wissenschaft umfasst die Verwendung dieser Werkzeuge für die Forschung, um verschiedene oder effizientere Wege zur Erhaltung der menschlichen Gesundheit, zum Verständnis von Krankheitserregern und zum Verständnis der menschlichen Zellbiologie zu finden.
Hier wird die Technik zur Herstellung von Arzneimitteln sowie anderen Chemikalien zur Bekämpfung von Krankheiten eingesetzt., Es beinhaltet die Untersuchung von Bakterien, Pflanzen & tierischen Zellen, um zunächst zu verstehen, wie sie auf einer grundlegenden Ebene funktionieren.
Es beinhaltet stark die Untersuchung von DNA (Desoxyribonukleinsäure), um zu erfahren, wie man die genetische Zusammensetzung von Zellen manipuliert, um die Produktion von nützlichen Eigenschaften zu erhöhen, die Menschen nützlich finden könnten, wie die Produktion von Insulin.
Das Feld führt in der Regel zur Entwicklung neuer Medikamente und Behandlungen, neu auf dem Gebiet.,
Beispiele für medizinische Biotechnologie
Impfstoffe
Impfstoffe sind Chemikalien, die das körpereigene Immunsystem stimulieren, um Krankheitserreger besser zu bekämpfen, wenn sie den Körper angreifen. Sie erreichen dies, indem sie abgeschwächte (geschwächte) Versionen der Krankheit in den Blutkreislauf des Körpers einführen.
Es bewirkt, dass der Körper reagiert, als ob er von der nicht abgeschwächten Version der Krankheit angegriffen würde., Der Körper bekämpft die geschwächten Krankheitserreger und nimmt dabei die Zellstruktur der Krankheitserreger zur Kenntnis und verfügt über einige Zellen, die sich an die Krankheit „erinnern“ und die Informationen im Körper speichern.
Wenn das Individuum der eigentlichen Krankheit ausgesetzt wird, erkennt es der Körper des Individuums sofort und bildet schnell eine Abwehr dagegen, da es bereits einige Informationen darüber hat. Dies führt zu einer schnelleren Heilung und weniger symptomatischer Zeit.,
Die attenuierten Krankheitserreger werden mit biotechnologischen Techniken wie dem Anbau der antigenen Proteine in gentechnisch veränderten Kulturen extrahiert. Ein Beispiel ist die Entwicklung eines Anti-Lymphom-Impfstoffs unter Verwendung gentechnisch veränderter Tabakpflanzen, die RNA (eine ähnliche Chemikalie wie DNA) aus malignen (aktiv krebsartigen) B-Zellen aufweisen.
Antibiotika
Bei der Entwicklung von Antibiotika, die Krankheitserreger für den Menschen bekämpfen, wurden Fortschritte erzielt. Viele Pflanzen werden angebaut und gentechnisch verändert, um die Antikörper zu produzieren.,
Die Methode ist kostengünstiger als die Verwendung von Zellen oder die Extraktion dieser Antikörper von Tieren, da die Pflanzen diese Antikörper in größeren Mengen produzieren können.
Landwirtschaftliche Biotechnologie
Die landwirtschaftliche Biotechnologie konzentriert sich auf die Entwicklung gentechnisch veränderter Pflanzen, um die Ernteerträge zu steigern oder den Pflanzen Eigenschaften zu verleihen, die ihnen einen Vorteil verschaffen, indem sie in Regionen wachsen, in denen eine Art Stressfaktor für die Pflanze besteht, nämlich Wetter und Schädlinge.,
In einigen Fällen besteht die Praxis darin, dass Wissenschaftler ein Merkmal identifizieren, das Gen finden, das es verursacht, und dieses Gen dann in eine andere Pflanze einfügen, so dass es dieses wünschenswerte Merkmal erhält, wodurch es haltbarer wird oder größere Erträge erzielt als zuvor.,
Beispiele für landwirtschaftliche Biotechnologie
Schädlingsresistente Pflanzen
Die Biotechnologie hat Techniken zur Erzeugung von Pflanzen bereitgestellt, die auf natürliche Weise schädlingsbekämpfende Eigenschaften ausdrücken und sie sehr resistent gegen Schädlinge machen, anstatt sie weiter bestäuben und mit Pestiziden besprühen zu müssen. Ein Beispiel dafür wäre der Pilz Bacillus thuringiensis, der auf Pflanzen übertragen wird.
Der Grund dafür ist, dass der Pilz ein Protein (Bt) produziert, das sehr wirksam gegen Schädlinge wie den europäischen Maisbohrer ist., Das Bt-Protein ist das gewünschte Merkmal, das Wissenschaftler den Pflanzen wünschen, und aus diesem Grund identifizierten sie das Gen, das das Bt-Protein im Pilz exprimiert, und übertrugen es auf Mais.
Der Mais produziert dann das Proteintoxin auf natürliche Weise, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden, indem die Kosten für das Bestäuben der Ernte mit Pestiziden eliminiert werden.
Pflanzen-und Tierzucht
Selektive Zucht ist seit Beginn der Landwirtschaft eine Praxis, in der Menschen tätig sind., Die Praxis beinhaltet die Auswahl der Tiere mit den wünschenswertesten Eigenschaften, um miteinander zu züchten, so dass die resultierenden Nachkommen auch diese Eigenschaften ausdrücken würden.
Zu den wünschenswerten Merkmalen gehörten größere Tiere, Tiere, die widerstandsfähiger gegen Krankheiten sind, und komplexere Tiere, die alle darauf ausgerichtet sind, den landwirtschaftlichen Prozess so rentabel wie möglich zu gestalten.
Diese Praxis wurde mit dem gleichen Zweck auf die molekulare Ebene übertragen., Unter den Tieren werden verschiedene Merkmale ausgewählt, und sobald auf die genetischen Marker hingewiesen wurde, werden Tiere und Pflanzen mit diesen Merkmalen ausgewählt und gezüchtet, damit diese Merkmale übertragen werden können.
Ein genomisches Verständnis dieser Merkmale ist, was die Entscheidungen darüber, ob die gewünschten Merkmale ausdrücken oder als rezessive Merkmale verloren gehen, die nicht zeigen, informiert.
Diese Informationen bilden die Grundlage für fundierte Entscheidungen, die die Fähigkeit der Wissenschaftler verbessern, die Expression dieser Gene vorherzusagen., Ein Beispiel ist seine Verwendung in der Blumenproduktion, wo Merkmale wie Farbe und Geruchskraft verbessert werden.
Industrielle Biotechnologie
Industrielle Biotechnologie ist die Anwendung der Biotechnologie für industrielle Zwecke, zu denen auch die industrielle Fermentation gehört. Die Anwendung der Techniken der modernen Molekularbiologie verbessert die Effizienz und reduziert die vielfältigen Umweltauswirkungen industrieller Prozesse wie Papier und Zellstoff, chemische Herstellung und Textil.,
Es umfasst die Praxis, Zellen wie Mikroorganismen oder Bestandteile von Zellen wie Enzyme zu verwenden, um Produkte in industriell nützlichen Sektoren wie Lebens-und Futtermitteln, Chemikalien, Reinigungsmitteln, Papier und Zellstoff, Textilien, Biokraftstoffen und Biogas zu erzeugen.
Im laufenden Jahrzehnt wurden erhebliche Fortschritte bei der Schaffung gentechnisch veränderter Organismen (GVO) erzielt, die die Vielfalt der Anwendungen und die wirtschaftliche Lebensfähigkeit der industriellen Biotechnologie verbessern.,
Es schreitet auch aktiv zur Senkung der Treibhausgasemissionen durch den Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Herstellung einer Vielzahl von Chemikalien und Kraftstoffen und zur Abkehr von einer petrochemischen Wirtschaft voran.
Beispiele für industrielle Biotechnologie
Biokatalysatoren
Biokatalysatoren wurden von den industriellen Biotechnologieunternehmen wie Enzymen zur Synthese von Chemikalien entwickelt. Enzyme sind Proteine, die von allen Organismen produziert werden. Das gewünschte Enzym kann in handelsüblichen Mengen mittels Biotechnologie hergestellt werden.,
Fermentation
Der Zucker der Ernte kann zu Säure vergoren werden, die dann als Zwischenprodukt zur Herstellung anderer chemischer Rohstoffe für verschiedene Produkte verwendet werden kann. Einige Pflanzen wie Mais können anstelle von Erdöl zur Herstellung von Chemikalien verwendet werden.
Mikroorganismen
Mikroorganismen finden ihren Einsatz in der chemischen Produktion für die Konstruktion und Herstellung neuer Kunststoffe/Textilien und die Entwicklung neuer nachhaltiger Energiequellen wie Biokraftstoffe.,
Umweltbiotechnologie
Umweltbiotechnologie ist die Technologie der Abfallbehandlung und der Vermeidung von Umweltverschmutzung, die viele Abfälle im Vergleich zu herkömmlichen Methoden effizienter reinigen und unsere Abhängigkeit von Methoden zur landgestützten Entsorgung erheblich reduzieren kann.
Jeder Organismus nimmt Nährstoffe zum Leben auf und produziert dadurch Nebenprodukte. Aber verschiedene Organismen brauchen verschiedene Arten von Nährstoffen. Einige Bakterien gedeihen auch auf den chemischen Bestandteilen von Abfallprodukten.,
Umweltingenieure führen Nährstoffe ein, um die Aktivität von Bakterien zu stimulieren, die bereits an einer Abfallstelle im Boden vorhanden sind, oder fügen dem Boden neue Bakterien hinzu. Die Bakterien helfen dabei, den Abfall direkt am Standort zu verdauen und so in harmlose Nebenprodukte umzuwandeln.
Nach dem Verzehr der Abfallstoffe sterben die Bakterien entweder ab oder kehren zu ihrem normalen Populationsniveau in der Umwelt zurück. Es gibt Fälle, in denen die Nebenprodukte der verschmutzungsbekämpfenden Mikroorganismen selbst nützlich sind.,
Beispiele für Umweltbiotechnologie
Bioremediation
Bioremediation bezieht sich auf die Anwendung biotechnischer Methoden, die bei der Entwicklung von Enzymbioreaktoren helfen, die nicht nur einige Industrie-und Lebensmittelabfallkomponenten vorbehandeln, sondern auch deren effiziente Entfernung über ein Abwassersystem ermöglichen, ohne feste Entsorgungsmechanismen zu verwenden.,
Farbklassifikation von Zweigen der Biotechnologie
Gold Biotechnologie oder Bioinformatik als computational biology bezeichnet und kann als „conceptualizing biology“ definiert werden, um biologische Probleme mithilfe von Computertechniken anzugehen und die schnelle Organisation sowie als Analyse biologischer Daten möglich.
Rote Biotechnologie (Biopharma) bezieht sich auf Medizin und Tierarzneimittel., Es kann bei der Entwicklung neuer Medikamente, regenerativer Therapien, der Herstellung von Impfstoffen und Antibiotika, molekulardiagnostischen Techniken und gentechnischen Techniken zur Heilung von Krankheiten durch Genmanipulation helfen.
Die weiße Biotechnologie lässt sich von der industriellen Biotechnologie inspirieren, um energieeffizientere, umweltfreundlichere und ressourcenschonendere Prozesse und Produkte zu entwickeln, die traditionelle übertreffen können.
Gelbe Biotechnologie bezieht sich auf den Einsatz von Biotechnologie in der Lebensmittelproduktion, beispielsweise bei der Herstellung von Wein, Käse und Bier durch Fermentation.,
Graue Biotechnologie bezieht sich auf Umweltanwendungen zur Erhaltung der Biodiversität und zur Entfernung von Schadstoffen oder Verunreinigungen unter Verwendung von Mikroorganismen und Pflanzen zur Isolierung und Entsorgung vieler Arten von Substanzen wie Schwermetallen und Kohlenwasserstoffen.
Die grüne Biotechnologie konzentriert sich auf die Landwirtschaft, bei der neue Pflanzensorten von landwirtschaftlichem Interesse, Biopestizide und Biofertilisatoren hergestellt werden.
Dieser Bereich der Biotechnologie basiert ausschließlich auf transgenen (genetische Modifikation), d. H. Einem zusätzlichen Gen oder Genen, die in ihre DNA eingefügt werden., Das zusätzliche Gen kann von derselben Spezies oder einer anderen Spezies stammen.
Die blaue Biotechnologie basiert auf der Nutzung der Meeresressourcen, um Produkte und Anwendungen in den potenziell großen Bereichen zu schaffen, die von der Verwendung dieser Art von Biotechnologie profitieren können.
Violet Biotechnology beschäftigt sich mit rechtlichen, ethischen und philosophischen Fragen rund um die Biotechnologie.
Dunkle Biotechnologie ist mit Bioterrorismus oder biologischen Waffen und Biowaren verbunden, die Mikroorganismen und Toxine verwenden, um Krankheiten und Tod bei Menschen, Haustieren und Kulturen zu verursachen.,
Anwendungen der Biotechnologie
Nahrungsergänzung
Eine der wichtigsten Anwendungen der Biotechnologie ist die Infusion von Nährstoffen in Lebensmittel in Situationen wie Hilfe. Daher liefert es Nahrung mit schweren Nährstoffen, die für solche Umstände notwendig sind.
Ein Beispiel für diese Anwendung ist die Herstellung von Reis, bei dem der Reis mit Beta-Carotin infundiert wird. Der Reis hat Vitamin A, das der Körper schnell synthetisieren kann.,
Abiotische Stressresistenz
Es gibt tatsächlich sehr wenig Ackerland auf der Erde, mit einigen Schätzungen, die es bei etwa 20 Prozent platzieren. Mit einer Zunahme der Weltbevölkerung müssen die verfügbaren Nahrungsquellen so effektiv wie möglich sein, um so viel Nahrung wie möglich auf kleinstem Raum zu produzieren. Es besteht auch die Notwendigkeit, die Kulturpflanzen anzubauen, um die weniger Ackerflächen der Welt nutzen zu können.
Dies bedeutet, dass Kulturen entwickelt werden müssen, die diese abiotischen Belastungen wie Salzgehalt, Trockenheit und Frost durch Kälte bewältigen können.,
In Afrika und im Nahen Osten zum Beispiel, wo das Klima unversöhnlich sein kann, hat die Praxis eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung von Pflanzen gespielt, die den vorherrschenden rauen Klimazonen standhalten können.
Industrielle Biotechnologie
Industrielle Biotechnologie ist die Anwendung der Biotechnologie, die von der Herstellung zellulärer Strukturen bis zur Herstellung biologischer Elemente für zahlreiche Anwendungen reicht.
Beispiele hierfür sind die Schaffung neuer Materialien in der Bauindustrie sowie die Herstellung von Bier und Wein, Waschmitteln und Körperpflegeprodukten.,
Festigkeitsfasern
Eines der Materialien mit der stärksten Zugfestigkeit sind Spinnennetze. Neben anderen Materialien mit der gleichen Querschnittsbreite können Spinnennetze vor dem Brechen mehr Spannkraft beanspruchen als Stahl.
Diese Seide hat großes Interesse an der möglichen Herstellung von Materialien aus Seide geweckt, einschließlich Körperpanzern wie kugelsicheren Jacken. Seide wird verwendet, weil sie stärker ist als Kevlar (das Material, das am häufigsten zur Herstellung von Körperpanzern verwendet wird).,
Biotechnologische Techniken wurden verwendet, um die in Spinnen gefundenen Gene und ihre Infusion in Ziegen zu pflücken, um die Seidenproteine in ihrer Milch zu produzieren.
Mit dieser Initiative wird die Produktion erheblich erleichtert, da Ziegen im Vergleich zu Spinnen viel einfacher zu handhaben sind und die Herstellung von Seide über Milch die Verarbeitung und Handhabung im Vergleich zur Handhabung der tatsächlichen Seidenstränge erheblich erleichtert.
Biokraftstoffe
Eine der größten Anwendungen der Biotechnologie ist die Energieerzeugung., Angesichts der Befürchtungen über die schwindenden Ölressourcen in der Welt und ihre damit verbundenen Umweltauswirkungen besteht ein wachsender Bedarf, die Zukunft der Welt durch die Suche nach alternativen umweltfreundlichen Kraftstoffquellen zu schützen.
Die Biotechnologie ermöglicht dies mit Fortschritten wie der Verwendung von Mais zur Herstellung brennbaren Kraftstoffs für den Betrieb von Automotoren. Diese Brennstoffe sind gut für die Umwelt, da sie keine Treibhausgase produzieren.,
Healthcare
Die Biotechnologie wird im Gesundheitswesen bei der Entwicklung von Arzneimitteln eingesetzt, die sich aufgrund von Reinheitsbedenken als problematisch für die Herstellung mit anderen konventionellen Mitteln erwiesen haben.
Lebensmittelverarbeitung
Die Fermentationsmethode unter Verwendung der mikrobiellen Organismen und ihrer Derivate wird angewendet, bei der Rohstoffe, die nicht schmackhaft und leicht verderblich sind, in essbare und trinkbare Lebensmittel und Getränke umgewandelt werden, die eine längere Haltbarkeit haben.,
Kraftstoff aus Abfällen
Die Anwendung von Bioremediationsabfällen kann in Biokraftstoff umgewandelt werden, um Generatoren zu betreiben. Mikroben können induziert werden, um Enzyme zu produzieren, die erforderlich sind, um pflanzliche und pflanzliche Materialien in Bausteine für biologisch abbaubare Kunststoffe umzuwandeln.
Methan kann von einer Art von Bakterien abgeleitet werden, die Schwefellauge abbaut, die ein Abfallprodukt der Papierindustrie ist. Das resultierende Methan kann in anderen industriellen Prozessen oder als Brennstoff verwendet werden.
Rohstoffchemikalien und Spezialchemikalien
Diese können mit Biotech-Anwendungen hergestellt werden., Traditionelle chemische Synthese verwendet oft unerwünschte Produkte wie HCl und beinhaltet große Mengen an Energie.
Die Herstellung der gleichen Chemikalien kann mit Biokatalysatoren wirtschaftlicher und umweltfreundlicher erfolgen. Z. B. Acrylamid in Polymerqualität.
Hi-Tech Finishing Fabrics
Die Biotechnologie wird in der Textilindustrie für die Veredelung von Stoffen und Kleidungsstücken eingesetzt. Es produziert biotech-abgeleitet baumwolle, die ist wärmer, stärker, falten & schrumpfen-beständig und hat verbesserte farbstoff aufnahme und retention, verbesserte saugfähigkeit.,
Waschmittelproteasen
Dies sind wesentliche Bestandteile moderner Waschmittel, die Proteinverunreinigungen entfernen und zum Abbau von Stärke, Protein und Fettsäuren verwendet werden, die auf den zu waschenden Gegenständen vorhanden sind. Die Produktion von Protease führt zu Biomasse, die wiederum ein nützliches Nebenprodukt, einen organischen Dünger, liefert.
Wundverbände
Es wird auch auf die Verwendung von Wundverbänden angewendet, die mit Chitosan beschichtet sind, einem Zucker, der typischerweise aus Garnelen-und Krabbenschalen gewonnen wird.
Biotechnologie FAQ
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