STRUČNÝ PŘEHLED BIOTECHNOLOGIÍ Biotechnology is the integration of natural sciences and engineering sciences in order to achieve the application of organisms, cells, parts thereof and molecular analogues for products and services (Definice schválená na valném shromáždění EFB, 1989) Biotechnologie je obor využívající přírodních a inženýrských věd k aplikaci organismů, buněk, jejich částí a molekulárních analogů k výrobě produktů a k službám Další používaná definice biotechnologie: Biotechnologie jsou všechny technologie, které využívají (živé) organismy nebo jejich součásti k výrobě nebo modifikaci produktů, k cílené modifikaci (šlechtění) rostlin, živočichů a mikroorganismů pro specifická použití
Historie 1. Od nepaměti až po Pasteura (cca do poloviny 19.stol.) zkušenosti starých národů víno, pivo a jiné alkoholické nápoje mléčné kysané výrobky, sýry další fermentované potraviny (různé podle národů) ocet, kvasnice kvašené pekařské výrobky 2. cca 1865 1940: modernizace výrob z předchozího období a nové technologie výroba lihu a dalších organických rozpouštědel (butanol, aceton, glycerol ) výroba organických kyselin (octová, mléčná, citronová...) čištění odpadních vod aerobními a anaerobními procesy 3. cca 1940-1960 výroba antibiotik (penicilin, streptomycin a další) výroba dalších farmaceuticky zajímavých sekundárních metabolitů (např. námelové alkaloidy) mikrobiální transformace steroidů
4. cca 1960-1975 fermentační výroby L-aminokyselin (Lys, Met, Thr, Trp, His, Glu..) bílkoviny z jednobuněčných organismů (SCP = single cell proteins) zpracování odpadů potravinářského a papírenského průmyslu (sulfitové výluhy, liho- varnické výpalky, syrovátka, odpadní vody pivovarů a masokombinátů atd) zpracování komunálních odpadů (kompostování, skládkový plyn) výroba bioplynu (anaerobní zpracování odpadů) biometalurgie ethanol do pohonných směsí výroba bakteriálních polysacharidů (xanthany, pullulany) výroba technických enzymů (nejprve proteasy pro biologicky aktivní prací prostředky) rozšířená aplikace enzymů v potravinářském, textilním, kožedělném průmyslu, v zemědělství, v organické synthese a jinde, též imobilizované (sladivé sirupy) výroba enzymů pro medicínskou diagnostiku výroba hormonů ve farmaceutickém průmyslu biopesticidy (bakterie Bacillus thuringiensis - -endotoxin je toxický pro určité skupiny hmyzu - netoxický pro obratlovce) úprava pitné vody (denitrifikace, odstranění kontaminantů...)
Přehled potravinářsky významných enzymů Cukrovarnictví Pekárenství Trvanlivé peč. Zprac. škrobu Hydrolysa bílkovin Zprac. ovoce a zeleniny Výr. nealko nápojů Zprac. masa Mlékárenství Výroba olejů Výroba detergentů Pivovarnictví Lihovarnictví Výroba vín Enzym Glukosaoxidasa Askorbátoxidasa Katalasa Peroxidasa Lipoxygenasa Lipasy Fosfolipasa A 2 Pektinesterasa Alkalická fosfatasa Invertasa α-amylasa β-amylasa Amyloglukosidasa α-glukosidasa Isoamylasa
Cukrovarnictví Pekárenství Trvanlivé peč. Zprac. škrobu Hydrolysa bílkovin Zprac. ovoce a zeleniny Výr. nealko nápojů Zprac. masa Mlékárenství Výroba olejů Výroba detergentů Pivovarnictví Lihovarnictví Výroba vín Enzym Celulasa Celobiasa Celobiohydrolasa β-glukanasy (hemicelulasy) Pektinesterasa Polygalakturonasa Exopolygalakturonasa Pullulanasa (odvětvující) β Galaktosidasa Plasmin Pepsin Chymosin Proteasy (různé, nespec.) Pektinlyasa Glukosaisomerasa
5. cca 1975 - dosud hybridomové technologie (výroba monoklonálních protilátek) výroba imunomodulátorů, t.j. imunostimulátorů a imunodepresiv (např. cyklosporiny) výroba rekombinantních bílkovin (interferony, vakciny proti virům i bakteriím, hormon - insulin, lidský růstový hormon, technické enzymy) transgenní rostliny (rezistence k herbicidům, pathogenům a škůdcům, nové technologické vlastnosti), Příklady již používaných transgenních rostlin: soja odolná proti herbicidu (glyfosátu) brambora, bavlník a kukuřice odolné proti hmyzu rajčata se zpožděným dozráváním řepka s vyšším obsahem laurátu dýně odolná proti viru, atd. Do budoucna? vakciny, peptidy a bílkoviny pro humánní medicínu, produkce monoklon. protilátek transgenní živočichové lidský antitrombin III jako antikoagulant v srdeční chirurgii z kozího mléka monoklonální protilátky ze slepičích vajec.