Bilgi

7.24C: Tıpta Biyoteknoloji - Biyoloji

7.24C: Tıpta Biyoteknoloji - Biyoloji



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.

Mutant genlerin manipülasyonundan hastalığa karşı artan dirence kadar, biyoteknoloji tıpta ilerlemelere izin verdi.

Öğrenme hedefleri

  • Biyoteknolojinin tıpta nasıl kullanıldığına örnekler veriniz.

Anahtar noktaları

  • Farmakogenomik çalışmaları, insanlar için özel olarak hazırlanmış aşıların geliştirilmesine, ilaç dozajlarının belirlenmesinde daha doğru araçlara, ilaç keşfi ve onayında iyileştirmelere ve daha güvenli aşıların geliştirilmesine neden olabilir.
  • Modern biyoteknoloji, mevcut genetik kaynaklardan daha büyük miktarlarda üretilebildiği için ilaçları daha kolay ve ucuza üretmek için kullanılabilir.
  • Genetik tanı, genetik testler yoluyla tedavi uygulanmadan önce şüpheli genetik kusurların test edilmesi sürecini içerir.
  • Gen terapisinde, mutasyona uğramış bir genin neden olduğu bir hastalığın tedavisine yardımcı olmak için genomdaki rastgele bir yere iyi bir gen eklenir.

Anahtar terimler

  • gen tedavisi: kusurlu olanları değiştirmek için bir hastanın hücrelerine genlerin yerleştirilmesini içeren çeşitli tedavilerden herhangi biri
  • farmakogenomik: ilaçları metabolize eden enzimleri kodlayan genlerin incelenmesi ve bireyin genetik yapısına uyarlanmış kişiye özel ilaçların tasarımı
  • bağışıklık yetmezliği: vücudun doğal bağışıklık sisteminde veya bazı bileşenlerinde bir tükenme

Tıpta Biyoteknoloji

Biyoteknolojinin tıbbi amaçlar için nasıl kullanılabileceğini görmek kolaydır. Türümüzün genetik yapısı, kalıtsal hastalıkların genetik temeli ve mutant genleri manipüle etmek ve düzeltmek için teknolojinin icadı, hastalığı tedavi etmek için yöntemler sağlar.

Farmakogenomik, bir bireyin genetik mirasının vücudunun ilaçlara tepkisini nasıl etkilediğinin incelenmesidir. “Farmakoloji” ve “genomik” kelimelerinden türetilmiş türetilmiş bir kelimedir. Bu nedenle, farmasötikler ve genetik arasındaki ilişkinin incelenmesidir. Farmakogenomik vizyonu, her bireyin genetik yapısına uyarlanmış ilaçlar tasarlayıp üretebilmektir. Farmakogenomik aşağıdaki faydaları sağlar:

1. Kişiye özel ilaçların geliştirilmesi. İlaç şirketleri, farmakogenomik kullanarak, spesifik genler ve hastalıklarla ilişkili proteinlere, enzimlere ve RNA moleküllerine dayalı ilaçlar oluşturabilir. Bu kişiye özel ilaçlar, yalnızca terapötik etkileri en üst düzeye çıkarmayı değil, aynı zamanda yakındaki sağlıklı hücrelere verilen zararı da azaltmayı vaat ediyor.

2. Uygun ilaç dozajlarını belirlemenin daha doğru yöntemleri. Bir hastanın genetiğini bilmek, doktorların hastanın vücudunun bir ilacı ne kadar iyi işleyip metabolize edebileceğini belirlemesini sağlayacaktır. Bu, ilacın değerini en üst düzeye çıkaracak ve aşırı doz olasılığını azaltacaktır.

3. İlaç keşfi ve onay sürecindeki iyileştirmeler. Potansiyel tedavilerin keşfi, genom hedefleri kullanılarak daha kolay hale getirilecektir. Genler sayısız hastalık ve bozuklukla ilişkilendirilmiştir. Modern biyoteknoloji ile bu genler, ilaç keşif sürecini önemli ölçüde kısaltabilecek etkili yeni tedavilerin geliştirilmesi için hedefler olarak kullanılabilir.

4. Daha iyi aşılar. Daha güvenli aşılar, genetik mühendisliği yoluyla dönüştürülmüş organizmalar tarafından tasarlanabilir ve üretilebilir. Bu aşılar, eşlik eden enfeksiyon riskleri olmadan bağışıklık tepkisini ortaya çıkaracaktır. Ucuz, kararlı, saklaması kolay olacak ve aynı anda birkaç patojen suşunu taşımak üzere tasarlanabilecekler.

Modern biyoteknoloji, mevcut ilaçları daha kolay ve ucuza üretmek için kullanılabilir. Genetiğiyle oynanmış ilk ürünler, insan hastalıklarıyla savaşmak için tasarlanmış ilaçlardı. 1978'de Genentech, bir plazmit vektörü olan bir insülin genini birleştirdi ve ortaya çıkan geni, adı verilen bir bakteriye yerleştirdi. Escherichia koli. Diyabet tedavisinde yaygın olarak kullanılan insülin, daha önce koyun ve domuzlardan elde ediliyordu. Çok pahalıydı ve sıklıkla istenmeyen alerjik tepkilere neden oluyordu. Ortaya çıkan genetiği değiştirilmiş bakteri, düşük maliyetle büyük miktarlarda insan insülini üretilmesini sağladı. O zamandan beri modern biyoteknoloji, insan büyüme hormonu, hemofili hastaları için pıhtılaşma faktörleri, doğurganlık ilaçları, eritropoietin ve diğer ilaçları daha kolay ve ucuza üretmeyi mümkün kıldı. Hastalıklarda, hastalık yollarında ve ilaç yanıt bölgelerinde yer alan genlerin genomik bilgisinin, binlerce yeni hedefin keşfedilmesine yol açması bekleniyor.

Genetik Tanı ve Gen Tedavisi

Tedavi uygulanmadan önce şüpheli genetik kusurların test edilmesi işlemine genetik test ile genetik tanı denir. Hastalığa neden olan bir genin kalıtım modellerine bağlı olarak, aile üyelerine genetik test yaptırmaları tavsiye edilir. Tedavi planları, kanser türünü belirleyen genetik testlerin bulgularına dayanmaktadır. Kansere kalıtsal gen mutasyonları neden oluyorsa, diğer kadın akrabalara da meme kanseri için genetik test ve periyodik tarama yapılması tavsiye edilir. Spesifik, zayıflatıcı hastalıkları olan ailelerde hastalığa neden olan genlerin varlığını veya yokluğunu belirlemek için fetüsler için genetik testler de sunulmaktadır.

Genetik test, DNA molekülünün kendisinin doğrudan incelenmesini içerir. Bir bilim adamı, mutasyona uğramış diziler için bir hastanın DNA örneğini tarar. İki ana tip gen testi vardır. Birinci tipte, bir araştırmacı, dizileri mutasyona uğramış dizilere tamamlayıcı olan kısa DNA parçaları tasarlayabilir. Bu sondalar, tamamlayıcılarını bir bireyin genomunun baz çiftleri arasında arayacaktır. Mutasyona uğramış dizi hastanın genomunda mevcutsa, prob buna bağlanacak ve mutasyonu işaretleyecektir. İkinci tipte, bir araştırmacı, bir hastanın genindeki DNA bazlarının dizisini genin normal bir versiyonuyla karşılaştırarak gen testini yapabilir.

Gen tedavisi, hastalıkları tedavi etmek için kullanılan bir genetik mühendislik tekniğidir. En basit haliyle, mutasyona uğramış bir genin neden olduğu bir hastalığın tedavisine yardımcı olmak için genomdaki rastgele bir yere iyi bir genin sokulmasını içerir. İyi gen, genellikle, konak hücreyi enfekte edebilen ve yabancı DNA'yı iletebilen bir virüs tarafından iletilen bir vektörün parçası olarak hastalıklı hücrelere verilir. Gen tedavisinin daha gelişmiş biçimleri, şiddetli kombine immün yetmezlik (SCID) tedavisinde olduğu gibi, genomdaki orijinal bölgedeki mutasyonu düzeltmeye çalışır.


7.24C: Tıpta Biyoteknoloji - Biyoloji

DNA çalışmasına dayanarak, genomik tüm genomları analiz ederken, biyoteknoloji teknolojik ilerlemeler için biyolojik ajanları kullanır.

Öğrenme hedefleri

Biyoteknoloji alanına genel bir bakışı gerekçelendirin

Önemli Çıkarımlar

Anahtar noktaları

  • Genomik, tam bir gen dizisinin, bunların nükleotid dizilerinin ve organizasyonunun ve bir tür içindeki ve diğer türlerle olan etkileşimlerinin incelenmesini içerir.
  • DNA dizilimi yoluyla, farklı organizmaların DNA'larının haritalarını oluşturmak için genomik bilgi kullanılır.
  • Biyoteknoloji veya teknolojik ilerleme için biyolojik ajanların kullanımı, tıpta, tarımda ve endüstride, fermantasyon ve biyoyakıt üretimi gibi süreçleri içeren uygulamalara sahiptir.

Anahtar terimler

  • genomik: bir organizmanın tam genomunun incelenmesi
  • sıralama: bir proteinin polipeptit zincirindeki (protein dizilimi) veya bir gen içeren bir DNA bölümündeki nükleotidlerdeki (gen dizilimi) amino asitlerin sırasını belirleme prosedürü
  • biyoteknoloji: endüstriyel, tarımsal, tıbbi ve diğer teknolojik uygulamalarda canlı organizmaların (özellikle mikroorganizmaların) kullanımı

Nükleik asitlerin incelenmesi, DNA'nın keşfiyle başladı, genlerin ve küçük parçaların araştırılmasına ilerledi ve şimdi genomik alanına patladı. Genomik, genlerin tamamı, nükleotid dizileri ve organizasyonu ve bir tür içindeki ve diğer türlerle olan etkileşimleri dahil olmak üzere tüm genomların incelenmesidir. Genomikteki ilerlemeler, DNA dizileme teknolojisi ile mümkün olmuştur. Bilgi teknolojisinin, insanların dünyanın her yerindeki konumlar hakkında ayrıntılı bilgi edinmelerini sağlayan Google haritalarına yol açması gibi, genomik bilgiler de farklı organizmaların DNA'larının benzer haritalarını oluşturmak için kullanılır. Bu bulgular, antropologların insan göçünü daha iyi anlamalarına yardımcı oldu ve insan genetik hastalıklarının haritalandırılması yoluyla tıp alanına yardımcı oldu. Genomik bilginin bilimsel anlayışa katkıda bulunabileceği yollar çeşitlidir ve hızla büyümektedir.

genomik: Genomikte, farklı organizmaların DNA'sı karşılaştırılır, bu da bilim adamlarının farklı organizmaların DNA'sında gezinmek için haritalar oluşturmasını sağlar.

DNA'yı kullanan bir diğer hızla gelişen alan biyoteknolojidir. Bu alan, teknolojik ilerleme için biyolojik ajanların kullanımını içerir. Biyoteknoloji, bu tekniklerin bilimsel temeli anlaşılmadan çok önce çiftlik hayvanları ve mahsullerin yetiştirilmesinde kullanılmıştır. 1953'te DNA'nın yapısının keşfinden bu yana, biyoteknoloji alanı hem akademik araştırmalar hem de özel şirketler aracılığıyla hızla büyümüştür. Bu teknolojinin birincil uygulamaları tıpta (aşı ve antibiyotik üretimi) ve tarımda (ürünlerin genetik modifikasyonu, örneğin verimi artırmak). Biyoteknolojinin ayrıca fermantasyon, petrol sızıntılarının tedavisi ve biyoyakıt üretimi gibi birçok endüstriyel uygulaması vardır.


Biyoteknoloji bize nasıl yardımcı olur?

Uydu görüntüleri, insanlığın Dünya yüzeyinde yaptığı büyük değişiklikleri açıkça ortaya koyuyor: temizlenmiş ormanlar, devasa barajlar ve rezervuarlar, milyonlarca kilometre yol. Mikroskobik dünyanın uydu tipi görüntülerini alabilseydik, biyoteknolojinin etkisi daha az belirgin olmayacaktı. Yediğimiz gıdaların çoğu, modern teknoloji veya daha geleneksel yapay seçilim yoluyla pestisitler olmadan büyümek, daha az besin maddesi gerektirmek veya hızla değişen iklime dayanmak için değiştirilmiş mühendislik bitkilerinden gelir. Üreticiler, plastikler, kozmetikler ve yakıtlar gibi birçok tüketim malında petrol bazlı bileşenleri biyomateryallerle değiştirmiştir. Çamaşır deterjanınız mı? Neredeyse kesinlikle biyoteknoloji içerir. Hemen hemen tüm pamuklu giysilerinizi yapın.

Ama belki de biyoteknolojinin en büyük uygulaması insan sağlığıdır. Biyoteknoloji, doğurganlık yardımından doğum öncesi taramaya ve evde hamilelik testine kadar daha doğmadan hayatımızda mevcuttur. Her ikisi de yaşam beklentisini büyük ölçüde iyileştiren aşılar ve antibiyotiklerle çocukluk boyunca bizi takip ediyor. Biyoteknoloji, kanser ve kalp hastalıklarını tedavi etmek için gişe rekorları kıran ilaçların arkasındadır ve Alzheimer'ı iyileştirmek ve yaşlanmayı tersine çevirmek için en son araştırmalarda kullanılmaktadır. CRISPR/Cas9 adlı teknolojinin arkasındaki bilim adamları, genetik hastalıkları iyileştirmek için DNA'yı güvenli bir şekilde düzenlemenin anahtarı olabileceğine inanıyorlar. Ve bir şirket, kimerik domuzlarda insan organları yetiştirerek organ nakli bekleme listelerinin ortadan kaldırılabileceğine bahse giriyor.


10.2 Tıp ve Tarımda Biyoteknoloji

Biyoteknolojinin tıbbi amaçlar için nasıl kullanılabileceğini görmek kolaydır. Türümüzün genetik yapısı, kalıtsal hastalıkların genetik temeli ve mutant genleri manipüle etmek ve düzeltmek için teknolojinin icadı, hastalıkları tedavi etmek için yöntemler sağlar. Tarımda biyoteknoloji, hem mahsul verimini hem de kaliteyi iyileştirmek için hastalıklara, zararlılara ve çevresel strese karşı direnci artırabilir.

Genetik Tanı ve Gen Tedavisi

Tedavi uygulanmadan önce şüpheli genetik kusurların test edilmesi işlemine genetik test ile genetik tanı denir. Bireyin ailesinde genetik bir hastalığın bulunduğu bazı durumlarda, aile üyelerine genetik test yaptırmaları önerilebilir. Örneğin, mutasyonlar BRCA genler kadınlarda meme ve yumurtalık kanserleri ve kadın ve erkeklerde bazı diğer kanserlerin gelişme olasılığını artırabilir. Meme kanseri olan bir kadın bu mutasyonlar için taranabilir. Yüksek riskli mutasyonlardan biri bulunursa, kadın akrabaları da söz konusu mutasyon için taranmayı veya sadece kanser oluşumuna karşı daha uyanık olmayı isteyebilir. Belirli zayıflatıcı hastalıkları olan ailelerde hastalığa neden olan genlerin varlığını veya yokluğunu belirlemek için fetüsler (veya in vitro fertilizasyonlu embriyolar) için genetik testler de sunulur.

Eylemdeki Kavramlar

Genetik testler gibi kullanımlar için insan DNA'sının nasıl çıkarıldığını görün.

Gen tedavisi, bir gün belirli genetik hastalıkları tedavi etmek için kullanılabilecek bir genetik mühendisliği tekniğidir. En basit haliyle, genetik mutasyon nedeniyle bu bireylerde bulunmayabilecek bir proteini değiştirerek bir hastalığı tedavi etmek için mutasyona uğramamış bir genin genomda rastgele bir yere yerleştirilmesini içerir. Mutasyona uğramamış gen genellikle hastalıklı hücrelere, konakçı hücreyi enfekte edebilen ve yabancı DNA'yı hedeflenen hücrenin genomuna iletebilen adenovirüs gibi bir virüs tarafından iletilen bir vektörün parçası olarak verilir (Şekil 10.8). Bugüne kadar, gen terapileri öncelikle insanlarda deneysel prosedürler olmuştur. Bu deneysel tedavilerden birkaçı başarılı olmuştur, ancak başarısını sınırlayan faktörler çözüldüğü için yöntemler gelecekte önemli olabilir.

Aşı, Antibiyotik ve Hormon Üretimi

Geleneksel aşılama stratejileri, bağışıklık sistemini uyarmak için zayıflamış veya inaktif mikroorganizma veya virüs formlarını kullanır. Modern teknikler, bağışıklık sistemini uyarmak için büyük miktarlarda spesifik maddeler yapmak için vektörlere klonlanmış ve bakterilerde toplu olarak üretilen belirli mikroorganizma genlerini kullanır. Madde daha sonra aşı olarak kullanılır. H1N1 grip aşısı gibi bazı durumlarda, virüsten klonlanan genler, bu virüsün sürekli değişen suşlarıyla savaşmak için kullanılmıştır.

Antibiyotikler bakterileri öldürür ve mantarlar gibi mikroorganizmalar tarafından doğal olarak üretilir penisilin belki de en iyi bilinen örnektir. Antibiyotikler, mantar hücrelerinin yetiştirilmesi ve manipüle edilmesiyle büyük ölçekte üretilir. Mantar hücreleri tipik olarak antibiyotik bileşiğinin verimini arttırmak için genetik olarak modifiye edilmiştir.

Rekombinant DNA teknolojisi, insan hormonu insülininin büyük miktarlarda üretilmesi için kullanıldı. E. koli 1978 gibi erken bir tarihte. Daha önce, insülin molekülündeki farklılıklar nedeniyle birçok insanda alerjik reaksiyonlara neden olan diyabeti sadece domuz insülini ile tedavi etmek mümkündü. Ayrıca, çocuklarda büyüme bozukluklarını tedavi etmek için insan büyüme hormonu (HGH) kullanılır. HGH geni, bir cDNA (tamamlayıcı DNA) kitaplığından klonlandı ve E. koli bir bakteri vektörüne klonlayarak hücreler.

Transgenik Hayvanlar

Tıpta kullanılan birkaç rekombinant protein bakterilerde başarılı bir şekilde üretilse de, bazı proteinlerin uygun işleme için ökaryotik bir hayvan konağına ihtiyacı vardır. Bu nedenle koyun, keçi, tavuk ve fare gibi hayvanlarda genler klonlanmış ve ifade edilmiştir. Rekombinant DNA'yı eksprese edecek şekilde modifiye edilmiş hayvanlara transgenik hayvanlar denir (Şekil 10.9).

Transgenik koyun ve keçilerin sütünde birkaç insan proteini eksprese edilir. Bir ticari örnekte, FDA insanlarda kullanılmak üzere transgenik keçilerin sütünde üretilen bir kan pıhtılaşmasını önleyici proteini onayladı. Fareler, rekombinant genlerin ve mutasyonların etkilerini ifade etmek ve incelemek için yaygın olarak kullanılmıştır.

Transgenik Bitkiler

Bitkilerin DNA'sını manipüle etmek (genetiği değiştirilmiş organizmalar veya GDO'lar yaratmak), hastalık direnci, herbisit ve haşere direnci, daha iyi besin değeri ve daha iyi raf ömrü gibi arzu edilen özelliklerin yaratılmasına yardımcı oldu (Şekil 10.10). Bitkiler, insan nüfusu için en önemli besin kaynağıdır. Çiftçiler, modern biyoteknoloji uygulamaları kurulmadan çok önce arzu edilen özelliklere sahip bitki çeşitlerini seçmenin yollarını geliştirdiler.

Transgenik bitkiler, diğer türlerden DNA almıştır. Eşsiz gen kombinasyonları içerdikleri ve laboratuvarla sınırlı olmadıkları için, transgenik bitkiler ve diğer GDO'lar, insan tüketimine uygun olduklarından ve diğer bitki ve hayvan yaşamını tehlikeye atmadıklarından emin olmak için devlet kurumları tarafından yakından izlenir. Yabancı genler çevredeki diğer türlere, özellikle de polen ve bitki tohumlarına yayılabileceğinden, ekolojik stabiliteyi sağlamak için kapsamlı testler gereklidir. Mısır, patates ve domates gibi temel ürünler, genetiğiyle oynanmış ilk mahsul bitkileriydi.

Bitkilerin Dönüşümü Agrobacterium tumefaciens

Bitkilerde, bakterinin neden olduğu tümörler Agrobacterium tumefaciens bakteriden bitkiye DNA transferi ile gerçekleşir. DNA'nın bitki hücrelerine yapay olarak eklenmesi, kalın bitki hücre duvarı nedeniyle hayvan hücrelerine göre daha zordur. Araştırmacılar, DNA'nın doğal transferini kullandılar. agrobakteri bitki konakçılarına kendi seçtikleri DNA parçalarını sokmak için bir bitki konakçıya. Doğada hastalığa neden olan A. tumefaciens enfekte bitki hücresinin genomuna entegre olan genleri içeren bir dizi plazmit vardır. Araştırmacılar, istenen DNA parçasını taşımak ve onu bitki genomuna yerleştirmek için plazmitleri manipüle ediyor.

Organik Böcek ilacı Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (Bt), bitkilerle beslenen birçok böcek türü için toksik olan protein kristalleri üreten bir bakteridir. Bt toksini yemiş böcekler birkaç saat içinde bitkilerle beslenmeyi bırakır. Böceklerin bağırsaklarında toksin aktive edildikten sonra birkaç gün içinde ölüm gerçekleşir. Kristal toksin genleri bakteriden klonlanır ve bitkilere verilir, böylece bitkilerin böceklere karşı etkili olan kendi kristal Bt toksinlerini üretmelerine izin verilir. Bt toksini çevre için güvenlidir ve memeliler (insanlar dahil) için toksik değildir. Sonuç olarak, organik çiftçiler tarafından doğal bir insektisit olarak kullanılması onaylanmıştır. Bununla birlikte, böceklerin, bakterilerin antibiyotiklere direnç geliştirmesi gibi Bt toksinine direnç geliştirebileceği konusunda bazı endişeler vardır.

FlavrSavr Domates

Pazara sunulan ilk GD mahsul, 1994 yılında üretilen FlavrSavr Domates'tir. GD domateslerin raf ömrünün uzamasına neden olan mantar enfeksiyonlarının neden olduğu yumuşama ve çürüme sürecini yavaşlatmak için moleküler genetik teknoloji kullanıldı. Ek genetik modifikasyon, bu domatesin lezzetini iyileştirdi. FlavrSavr domatesi, mahsulün bakımı ve nakliyesindeki sorunlar nedeniyle piyasada başarılı bir şekilde kalamadı.


Biyoteknolojinin Uygulamaları

Biyoteknoloji, biyolojiye dayalı teknolojinin kullanımı ile ilgilenen ve daha sonra tarımda, gıda endüstrilerinde ve tıbbi kullanımlarda kullanılan bir bilim dalıdır. Bu teknikte rekombinant DNA söz konusudur. Rekombinant DNA, bunun yabancı DNA olduğu ve organizmalarda veya bitki ürünlerinde istediğimiz özelliklere sahip olduğu anlamına gelir. Biyoteknolojinin in vitro fertilizasyon, dış etkenlere dayanıklı bitkiler ve istediğimiz gene sahip hayvanların bize faydalı olması gibi çeşitli kullanımları vardır. Konakçı organizmanın genetik materyali değiştirilir ve bu da organizmanın fenotipinin değişmesine neden olur. Biyoteknolojinin çeşitli uygulamaları vardır. Biyoteknolojinin tıptaki uygulamalarını ve ayrıca biyoteknolojinin tıp alanındaki kullanımlarını öğreneceğiz. Sadece tıp değil, biyoteknoloji de diğer alanlarda kullanımlarını bulmaktadır. Ayrıca biyoteknolojinin sağlık alanındaki uygulamalarını ve biyoteknolojinin endüstrideki uygulamalarını öğreneceğiz.

Biyoteknolojinin Tıpta Uygulanması

Tıpta biyoteknolojinin çeşitli kullanımları vardır. Bu rekombinant DNA teknolojileri, sağlık ve tıp alanında muazzam bir etki yarattı. Rekombinant terapötiklerin avantajları şunlardır:

İlaçların seri üretimini sağlar

Güvenli ve daha etkili ilaçlar yapmaya yardımcı olurlar.

Biyoteknoloji kullanılarak geliştirilen ilaçlar immünolojik yanıtlar göstermemektedir.

Dünyada, 12'si Hindistan'da olmak üzere onaylanmış 30 rekombinant terapötik vardır. Hindistan'da onaylanmış bazı terapötik ürünler şunlardır:

Biyofarmasötikler, biyoteknoloji kullanılarak üretilmiş tıbbi ürünler veya ilaçlardır. Proteinler ve nükleik asitler buna dahildir. Hindistan'da çok fazla tıbbi biyoteknoloji kapsamı var. Transgenik fareler, aşıların insanlar üzerinde kullanılmadan önce güvenliğini test etmek için geliştirildi. Bu fareler ayrıca çocuk felci aşısının güvenliğini test etmek için kullanılır. Transgenik hayvanlar, genlerin hastalığın gelişimine nasıl katkıda bulunduğunu anlamamıza da yardımcı olur. Bu transgenik hayvanlar, çalışmalarımız için model olarak kullanılmaktadır. Bu transgenik hayvan modelleri, kanser ve kistik fibroz gibi insan hastalıkları için mevcuttur. Transgenik hayvanlar da ilaçların kimyasal güvenlik testleri için kullanılır. Hayvanlar üzerinde yapılan bu testler, sonuçları çok kısa bir sürede elde etmemizi sağlar.

[Resim Yakında Yüklenecektir]

Rekombinant insülin

Bu, biyoteknolojinin tıptaki uygulamalarından biridir. İnsülin, Langerhans adacıklarının beta hücreleri tarafından üretilen bir hormondur. Bu pankreasta bulunur. Bu hormon kandaki glikoz seviyelerini kontrol etmeye yardımcı olur. İnsülin eksikliği, diabetes mellitus adı verilen bir hastalığa neden olur. İnsülin, pankreasın insülin hormonu üretimini azalttığı zaman eksik olabilen vücuttur. Bu bazen genetik, bazen de yaşlılıktan veya pankreastaki herhangi bir yaralanmadan kaynaklanır. Bu insülin eksikliği sorununu kontrol altına almak için insan vücuduna şırıngalarla sentetik insülin verilir. Bu sentetik insülin, biyoteknoloji yardımıyla yapılır. Daha önce kesilmiş domuz ve sığırların pankreasından elde edildi. Ama şimdi laboratuvarda rekombinant DNA teknolojisi ile yapılıyor. Biyoteknolojinin tıpta diğer kullanımları İnsan büyüme hormonunda görülür. Bu aynı zamanda Somatotropin olarak da bilinir. Bu büyüme hormonu hipofiz bezinin ön lobundan salgılanır. Bu hormon ayrıca hipotalamusun diğer iki hormonu olan somatotropin salgılatıcı hormon ve somatostatin'in büyümesini de düzenler. İlki, büyüme hormonunun salınması için hipofiz bezinin ön lobunu uyarır, ikincisi ise büyüme hormonunun salgılanmasını engeller. Yukarıdaki iki hormondan herhangi birinin eksikliği çeşitli hastalıklara neden olabilir. Böylece bu hormon laboratuvarlarda biyoteknoloji kullanılarak sentezlenir. Bu hormon aynı zamanda yaraların iyileşmesinde de faydalıdır.

Biyoteknolojinin Sağlık Hizmetlerindeki Uygulamaları

Gen tedavisi teknolojisi, biyoteknolojinin sağlık hizmetlerindeki uygulamalarından biridir. Gen tedavisi tekniği, bir çocukta veya embriyoda teşhis edilen bir gen kusurunda düzeltmeler yapmamızı sağlayan bir yöntemler topluluğudur. Genler, ölen kişinin vücuduna yerleştirilir. Bu gen, kusurlu genin işlevini devralmaya yardımcı olur ve böylece işlevsel olmayan genleri telafi eder. İlk gen tedavisinin verildiği 1990 yılındaydı. Çocuk ADA eksikliği çekiyordu. Bu teknik geçici bir tedavidir. Kemik iliğinde kusurlu genler değiştirildiğinde kalıcı bir tedavi olarak kullanılabilir. Bu, hastalığın kalıcı tedavisidir.

Endüstriyel Uygulamalar

Biyoteknoloji alanı, kullanımlarını endüstrilerde de bulmaktadır. 2001'de Kanada'daki iki bilim adamı örümcek genlerini emziren keçilerin hücrelerine eklediğinde oldu. Böylece keçiler sütün yanı sıra ipek de üretmeye başladılar. Bu polimer ipek iplikleri sütlerinden ekstrakte edildi ve daha sonra bir iplik halinde dokundular. Bu polimer iplikler, askeri amaçlarla ve tenis raketi telleri yapımında kullanılabilen hafif, sert ve esnek bir malzeme olarak kullanılabilir. Biyoteknoloji tekniklerini kullanarak, çok çeşitli proteinler üretmek için çeşitli mikroorganizmalar tasarlanır. Bunlar endüstriyel kimyasal reaksiyonları hızlandırmaya yardımcı olabilir.

Biyoteknolojinin Kapsamı

Burada biyoteknolojinin kapsamını ve önemini anlayacağız. Bu biyoteknoloji alanı son 10 yılda katlanarak büyümüştür. Talihsiz korona hastalığı ile bu alan, aşıları ve ayrıca hastalık için test kitlerini güvenli bir şekilde geliştirmemize yardımcı oldu. Transgenik hayvanlar ve bitkiler, istenen genlere sahip oldukları için günlük yaşamda büyük kullanım alanı bulmaktadır. Arzu edilen bu genler, bitkilerin çevresel strese dayanmalarına ve hayvanların aynı anda iki veya farklı türde ürün üretmelerine yardımcı olabilir, yukarıda bir keçinin rekombinant DNA teknolojisi yardımıyla ipek ve sütü birlikte ürettiğini okuduk. Dünya hükümetleri bu alanın önemini fark etmiş ve kendi ülkelerinin laboratuvarlarında ilerlemeler kaydetmiştir.


Biyoteknoloji, ticari ürünlerin geliştirilmesi için yaşam bilimlerinde bilimsel ve teknik ilerlemenin uygulanmasıdır. Biyoloji ve teknolojiyi birleştiren araştırma odaklı bir bilimdir. Biyoteknoloji, bilimsel keşifte bir sonraki öncü olarak kabul edilir.

Biyoteknoloji biyolojik bilimlere, yani biyokimya, hücre biyolojisi, moleküler biyoloji, genetik, mikrobiyoloji vb.

İleri Biyoteknoloji, bilgi teknolojisi, kimya mühendisliği, biyoproses mühendisliği, embriyoloji, immünoloji, viroloji, sağlık ve tıp, tarım ve hayvancılık, tohum teknolojisi, ekoloji, toprak bilimi vb. gibi konuları birleştiren biyoloji alanı dışından çalışmaları kapsar.

Biyoteknolojinin Uygulamaları: Biyoteknoloji uygulamaları, sağlık, mahsul üretimi ve tarım, gıda dışı ürün işleme, hayvancılık, atık yönetimi ve çevresel kullanımlar dahil olmak üzere insan ve diğer canlı organizmaların refahı için çoğunlukla endüstriyel alanlarda bulunur.

Biyoteknolojinin Gelişmekte Olan Dalları: Biyoteknolojinin birkaç dalı arasında Biyoinformatik, Mavi biyoteknoloji, Yeşil biyoteknoloji, Kırmızı biyoteknoloji, Beyaz biyoteknoloji vb.
Tıpta Biyoteknoloji: Modern biyoteknoloji, farmasötik üretim, farmakogenomik, gen tedavisi ve genetik testler gibi tıp alanlarında başarılı uygulamalara katkıda bulunmuştur.

İş Beklentileri: Hindistan'daki biyoteknoloji sektörü, Hindistan'ın hızlı ekonomik kalkınmasını etkilemede kilit rol oynayan en hızlı büyüyen sektörlerden biridir. Hindistan'da biyoteknoloji mezunları için kazançlı iş fırsatlarını genişleten alanlar şunlardır: araştırma ve geliştirme, düzenleyici işler, İlaç ve farmasötik araştırma, Kamu tarafından finanse edilen laboratuvarlar, Kimyasallar, Mekanik ve Proses, Çevre kontrolü, Atık yönetimi, Enerji, Gıda işleme, Biyo -işleme endüstrileri ve ürün desteği.

1986'da Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'na bağlı ayrı bir Biyoteknoloji Departmanı (DBT), Hindistan'da modern biyoloji ve biyoteknoloji alanının gelişimine yeni bir ivme kazandırdı.


Biyoteknoloji

Biyoteknoloji, İkinci Baskı, modern biyoteknolojiye, genetik ve fizyolojinin artan biyokimyasal anlayışından gelişen moleküler bir temelde yaklaşır. Basit, daha az teknik jargon kullanan Clark ve Pazdernik, her bölümü daha spesifik ve ayrıntılı uygulamalara dönüşen temel kavramlarla tanıtıyor. Bu güncel metin, renkli çizimler ve özlü uygulamalar kullanarak adli tıp, biyoetik ve nanobiyoteknoloji gibi çok çeşitli konuları kapsar. Buna ek olarak, kitap, eşlik eden bir web sitesinde sunulan her bölüm için en son, ilgili birincil araştırma makalelerini bütünleştirir. Makaleler, okuyucunun bu ders kitabındaki temel bilgilerin birincil araştırmayla nasıl bir köprü oluşturduğunu görmesine olanak tanıyan, bölümde sunulan kavramların anahtar kavramlarını veya uygulamalarını göstermektedir. Bu kitap, okuyucuların bilimsel bir disiplin olarak moleküler biyoteknolojinin gerçekte ne olduğunu, bu alandaki araştırmaların nasıl yapıldığını ve bu teknolojinin geleceği nasıl etkileyebileceğini anlamalarına yardımcı olur.


Uzmanlaşabileceğiniz 3 Popüler Biyoteknoloji Alt Alanı

Bugünlerde biyoteknoloji alanında çok şey oluyor. İşte çalışabileceğiniz ve çalışabileceğiniz en sıcak üç alan.

Aşı Geliştirme ve İmalatı

Koronavirüs salgını bize, yıkıcı hastalıkların toplum üzerinde yaratabileceği ürkütücü etkileri gösterdi.

Nüfus düzeyinde bir pandemiyi düzeltmenin en iyi yolu bir aşı oluşturmaktır. Ancak her mikroorganizma için aşı geliştirmek kolay değil - özellikle bir gecede değil. Ve insan nüfusunun artması ve vahşi yaşam alanlarına daha fazla tecavüz etmesiyle uzmanlar, pandemi sıklığının yalnızca ileriye doğru artacağını tahmin ediyor.

Korkutucu olsa da, en azından bu beklentiler, biyoteknoloji derecesine sahip insanlar için iş güvenliği sağlıyor.

Bugün mevcut olan ilaçların çoğu, vücudunuzda halihazırda bulunan kimyasalların seviyelerini değiştirerek çalışır. Ama ya kaynağa - yani genetik kodunuza - geri dönebilseydiniz, bu planları bu kimyasalları üretmek için ilaçlara güvenmek zorunda kalmadan ayarlamak için?

Gen tedavisinin amacı budur. Örneğin, pankreasınızın insülin üretmediğini ve bunun sonucunda diyabet geliştirdiğinizi varsayalım. Bilim adamları ilaç vermek yerine, insülin üreten hücrelerinizi yeniden yapılandırmaya çalışabilirler.

Gen tedavisi, çok dikkatli etik değerlendirme gerektiren, ancak neredeyse sınırsız olanaklar sunan bir alt alandır.

Artan nüfusumuzun bir başka sonucu da kirliliğin artmasıdır. Ama ya bu kirliliği ortadan kaldıran şeyleri, özellikle de mikroorganizmaları kullanarak tasarlayabilseydik?

Biyoremediasyon olarak bilinen bu bilim dalı, büyük bir hızla yükselmeye hazırlanıyor. Bu teknoloji ile kirlenmiş ve terk edilmiş madenleri temizleyebilir, okyanustaki plastikleri parçalayabilir ve hatta üretim tesislerinin dumanlarındaki karbondioksiti temizleyebiliriz.

Temizlenmesi gereken bir şey varsa, orada işi yapabilecek bir mikroorganizmanın olma ihtimali yüksektir. Önce onu bulmak veya yaratmak için bir biyoteknoloji uzmanına ihtiyacımız var.


Biyoteknolojinin En İyi 9 Uygulaması | Biyoloji

Aşağıdaki noktalar, biyoteknolojinin ilk dokuz uygulamasını vurgulamaktadır. Uygulamalar: 1. Genetiği Değiştirilmiş Bitkiler 2. Genetiği ile oynanmış gıda 3. Sürdürülebilir Tarım 4. Hastalığa Dayanıklı Çeşitler 5. Tek Hücre Proteini (SCP) 6. Biyopatent 7. Biyokorsanlık 8. Biyolojik Savaş 9. Biyoetik.

Biyoteknoloji: Uygulama # 1. Genetiği Değiştirilmiş Bitkiler:

Genellikle bitkide bulunmayan herhangi bir biyoteknolojik yöntemle fonksiyonel bir yabancı genin dahil edildiği bitkilere transgenik bitkiler denir. Bir transgen (yani, fonksiyonel yabancı gen) içeren ve ifade eden bir transgenik mahsul. Genel olarak, transgenik mahsuller, genetiği değiştirilmiş mahsuller veya GD mahsuller olarak adlandırılır.

Transgenik mahsullerin üretimi için kullanılan tekniklerin iki büyük avantajı vardır.

(i) Herhangi bir gen (herhangi bir organizmadan veya kimyasal olarak sentezlenmiş) bir transgen olarak kullanılabilir.

(ii) Mahsul genomuna sadece transgen eklendiğinden, genotipteki değişiklik bir dereceye kadar kontrol edilebilir.

Tersine, üreme faaliyetleri sadece bu türlerde bulunan ve onlarla melezlenebilen genleri kullanabilir. Ayrıca, melezlemede kullanılan ebeveynlerin birbirinden farklı olduğu tüm özelliklerde değişiklikler meydana gelir.

Bununla birlikte, bir organizmanın genomuna bir transgen eklendiğinde, aşağıdaki özelliklerden birini elde edebilir:

(i) İstenilen proteini üretir.

(ii) İstenen fenotipi kendisi üreten bir protein üretir.

(iii) Mevcut bir biyosentetik yolu değiştirir ve bu nedenle yeni bir son ürün elde edilir.

Bazı örnekler burada belirtilmiştir:

Örneğin, hirudin kanın pıhtılaşmasını önleyen bir proteindir. Hirudin'i kodlayan gen kimyasal olarak sentezlendi. Daha sonra bu gen, hirudinin tohumlarda biriktiği Brassica napus'a aktarıldı. Şimdi, hirudin saflaştırılıyor ve tıbbi olarak kullanılıyor. Burada transgen ürününün kendisi istenen üründür.

Diğer örnek, bir kristal (Cry) proteini üreten bir toprak bakterisi Bacillus thuringiensis'tir. Cry proteini bazı böceklerin larvaları için toksiktir. Birkaç farklı Cry proteini türü vardır ve bunların her biri farklı bir böcek grubu için toksiktir. Cry proteinini kodlayan gen, izole edilmiş ve birkaç ürüne aktarılmış olan cry genidir.

Bir cry geni ifade eden bir mahsul, genellikle ilgili Cry proteininin toksik olduğu böcek grubuna karşı dirençlidir. Bu, transgen ürününün ilgili fenotipin üretiminden doğrudan sorumlu olduğu bir durumdur. Burada bir genin (cry) ve onun protein (Cry) ürününün sembollerinin aynı olması dikkat çekicidir.

Ancak küçük harfleri olan transgen sembolü italik (cry), protein sembolünün ilk harfi büyük ve Roman (Cry) ile yazılır.

Böceklere Dayanıklı Transgenik Bitkiler:

Bir bakterinin Bt geni olan Bacillus thruingiensis'in, belirli böcek zararlılarının öldürücü etkisi olan endotoksinler adı verilen toksinleri kodladığı bulunmuştur. Bu toksinler, beta-endotoksin ve delta-endotoksin gibi farklı tiplerdedir. Bt geninin toz halindeki müstahzarları ticari kullanım için piyasaya sunulmuştur.

Diğer yaklaşım, toksin geni Bt 2'nin Bacillus thruingiensis'ten izolasyonu ve bunun Agrobacterium tumefaciens'in Ti-DNA plazmitine eklenmesi olmuştur. Bu nedenle, örneğin tütün, pamuk, domates, mısır vb. gibi çeşitli bitkilerin Ti-plazmit aracılı transformasyonu yapılmıştır.

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.

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

e. 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.

İlgili Mesajlar