BIOTEHNOLOOGIA Koostas: Kristel Mäekask

Mis on biotehnoloogia?

Biotehnoloogia on rakendusbioloogia haruteadus, mis kasutab organismide elutegevusel tuginevaid protsesse inimesele vajalike ainete tootmiseks.Biotehnoloogiatööstus tugineb meie teadmistele rakkude funktsioneerimise molekulaarsetest mehhanismidest.

Milliseid organisme kasutatakse biotehnoloogias?

Põhilised biotehnoloogias kasutatavad organismid on bakterid ja seened.

Juba ammu enne biotehnoloogia termini kasutuselevõttu kasutati elusorganisme inimestele vajaliku tootmiseks.

Biotehnoloogia ajalugu

Eelajalooline periood Koduloomadekasvatamine; veini,õlle, leiva ja juustuvalmistamine.

1276 Esimene viskitehasIirimaal

1500 Kääritamine (jogurt)1979 vaktsineerimine

Allikas: Bioloogia lühikursus gümnaasiumile

Prokarüootide eelised katsetamistel:

Paljunevad kiiresti Nt. Ühest elevandist saab u 2 aasta pärast 2elevanti aga 1.st mikroobist saab 24 h pärast 109 mikroobi.

Nende paljundamine võtab vähe ruumi

Mikroobe on võimalik kasvatada vedelatel või tahketel ja kunstlikel söötmetel.

Mikroobid on haploidsed1 rõngaskromosoomiga st kui geenis tekib muutus siis avaldub see ka fenotüübis.

Mikroobide paljundamine

BIOTEHNOLOOGIA

PUNANE BIOTEHNOLOOGIA

Meditsiin

Kaitse bioterrorismi eest

ROHELINE BIOTEHNOLOOGIA

Toiduainetetööstus

Põllumajandus

Keskkonnakaitse

VALGE BIOTEHNOLOOGIA

tööstus

Antibiootikumid

Ravimid, mida kasutatakse bakterhaiguste raviks avastas 1881. aastal Šotimaal sündinud inglise arst Alexander Fleming aastal 1928 (Nobeli preemia 1945).

1943. aastal käivitas antibiootikumide tootmise 1911. aastal Inglismaal sündinud Norman Heatley.

Alexander Fleming ja Norman Heatley

MEDITSIIN

Penitsilliin

Seen penicillium pintselhallik – penitsilliin.

Penitsilliini õpiti puhastama 1939. aastal. 1942. aastal tehti penitsilliiniga esimesed kliinilised katsetused Yale’I ülikoolis.

Penitsilliini kasvatamine

MEDITSIIN

Tetratsükliin

Tootjateks aktinomütseedid ehk kiirikbakterid.

Actinomyces

MEDITSIIN

Alkaloidid

Alkaloide leidub taimedes (tungaltera abil on võimalik toota alkaloide).

Ligi 10% tänapäeva ravimitest baseerub alkaloididel.

Kasutatakse nt migreeni ja Parkinsoni tõve raviks.

Tuntuimad on kofeiin, nikotiin, morfiin.

MEDITSIIN

Toiduainetetööstus

Kasutatakse seeni ja baktereid ja nende poolt toodetavaid ensüüme.

Brie hallitusjuust Õlu

Seened toiduainetetööstuses

Pagaritooted – pärmitaigen

Hapendamine – hapukapsas, hapukurk

Kääritamine – vein, õlu

Pintselhallik - hallitusjuust ja salaami

Seente ensüümid proteaasid – juust, õlle ja leiva omaduste parandamiseks (lõhn, läbipaistvus, maitse)

Hallitusseente ensüüm amülaas – siirup (tärklisest sahharoos)

Bakterid toiduainetetööstuses

Probiootilised bakterid - lisatakse piimatoodetele

Kääritamine – etanool, veiniäädikas

Bakterite ensüümid – toidu omaduste parandamiseks (lõhn, läbipaistvus, maitse)

Põllumajandus

Taimekaitsevahendid - seentest saadud ensüümid peletavad putukaid ja haigusi

Bakterväetised – mügarbakterid liblikõielistel taimedel

Silo valmistamine - bakterkäärimine

Keskkonnakaitse

Biopuhastid

Õlireostuse likvideerimine

Tööstus

Tekstiilitööstus - amülaasi (ensüüm) kasutatakse tärklise lagundamiseks

Metallurgia - Bakterid omastavad maagist metalliioonid ning puhta metalli saamiseks tuleb need eraldada bakterite rakkudes

TÖÖSTUS

rauabakterid

Keemiatööstus

Pesuvahendid - Sisaldavad ensüüme mis lagundavad rasvu, valke, suhkruid

Kosmeetikatooted (ensüümid)

TÖÖSTUS

Tööstus

Biogaas – prügilatest ja veepuhastusjaamadest

TÖÖSTUS

Funktsionaalne toit

Tõhustab inimese seedekulgla talitlust, aktiveerib immuunsüsteemi.

Vähendab haigestumise riski nt kaaries, kõhulahtisus, kõhukinnisus, veresoonkonnahaigused).

Toit millel on mingit füsioloogilist funktsiooni parandav toime ja/või mingi haiguse riski vähendav toime.

Haiguste ravimine funktsionaalse toidu mõiste alla ei käi!

Kuidas saadakse funktsionaalset toitu?

Looduslik funktsionaalne toit (mesi, küüslauk, astelpalju marjad jne)

Loomorganismi füsioloogilise seisundi mõjutamisel (tervisemunad)

Toiduainetele lisatakse teatud keemilisi elemente (jodeeritud sool, kaltsiumiga rikastatud mahlad ja piimatooted, rauaga rikastatud maisihelbed jne)

Toiduainetest eemaldatakse allergiat põhjustavad valgud (riisist) ja kohvist kofeiin.

Kiudainetega rikastatud toit

Piimatoodetele on lisatud probiootilisi baktereid

“Hellus” sisaldab Eestis patenteeritud Lactobacillus fermentum ME-3, mis vähendab seedeinfektsioonide riski (düsenteeria, salmonelloos), aitab organismil omastada toidust vajalikke aineid ning tõsta vastupanuvõimet haigustele (ateroskleroos).

Tartu Ülikooli meditsiinilise biotehnoloogia professorit Marika Mikelsaart pärjati Helluse bakteri leiutamise eest ülemaailmsel naisleiutajate konkursil (2008) kuldmedaliga.

Biotehnoloogia plussid ja miinused

Hea Halb

säästab energiat saab toota vaid teatud aineid

vähe jäätmeid; ohutumad jäätmed

tundlikkus keskkonna tegurite vastu

odav tooraine vajatud omadustega bakterite ja seente väljatöötamine võtab palju aega

Keskkonnasõbralik

Biotehnoloogia Eestis

Eesti biotehnoloogid uurivad vähirakke, viiruseid, biotehnoloogia kasutamist keskkonna säästlikuks majandamiseks ja palju muud.

Juhtivateks teadus- ja arendusasutusteks biotehnoloogias on Eesti Biokeskus, Tartu Ülikool, Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut, Tallinna Tehnikaülikool ja Eesti Põllumajandusülikool.

Kasutatud materjalid:• http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/fleming-bio.html • http://www.miksike.ee/docs/referaadid2007/antibiootikumide_avastamine_fannydhelialohmus.htm • http://archive.sciencewatch.com/interviews/norman_heatley_big.jpg • http://www.biotech.ee/data/doc//Eesti_biotehnoloogia_strateegia_2008_-_2013.f.v..pdf • http://www.deutsche-rundschau.com/archiv/04_04_2001/bin/Pg02-Biotechnology%20(NgeeAnn%2

0Polytechnic)%20(RGB).jpg

• http://www.jarva.ee/img/arts/est/24369/b9abc9b5f54f4fbe8c235c73c406a072.jpg • http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Brie_Triple_Cream.jpg • http://www.wacker.com/internet/webcache/de_DE/_IMG/Products/Biotechnology_Products/_P_250

4400022969.jpg

• http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Silo_Merrinee.jpg • http://www.loodus.ee/el/vanaweb/9609/dna.gif • http://www.suschem.org/media/document/38_2907fungi.jpg • http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio%20102/Bio

%20102%20Laboratory/Fungi/Fungi.htm • http://www.world-of-fungi.org/Mostly_Medical/Ziad_Madlom/Ergot_alkaloids.htm • http://www.ut.ee/farmakognoosia/alkaloid.pdf• http://www.personal.psu.edu/faculty/j/m/jmd469/Alkaloids-Orn+His.htm • http://www.jamstec.go.jp/jamstec/bio.html • http://tyler.blogware.com/beer99.jpg • Kersti Veskimets Rakendusbioloogia ppt