Rakendusbioloogia (1)

Rakendusbioloogia
Kalev Kironen
A-07
Mis on rakendusbioloogia?
· Rakendusbioloogia on valdkond,
kus kasutatakse organisme, et
toota inimesele vajalikke aineid.
Rakendusbioloogia
kasutusvaldkonnad:
· Toiduainetööstuses
· Meditsiinis
· Põllumajanduses
Rakendusbioloogiaga
toodetakse:
· Juustu
· Kohupiims
· Jogurtit
· Hapukapsast
· Saia
· Õlut ja veini
Seente kasutamine
toiduainetööstuses:
· Seentest saadud ensüümid kalgendavad
piima juustu toomisel, parandavad leiva
ja õlle omadusi.
· Pintselhalliku abil toodetakse
hallitusjuustu ja salaamit.
· Bakterite ja seente amülaasi
kasutatakse siirupi tootmisel.
Rakendusbioloogia meditsiinis:
· Antibiootikumid koosnevad seentest
ja bakteritest (penitsilliin ja
etratsükliin)
· Alkanoidid, mida kasutatakse
Parkinsoni tõve ja migreeni raviks.
Rakendusbioloogia
põllumajanduses
· Silo valmistamisel
· Mügarbakterid küntakse mulda.
· Biotõrje (taimekaitsevahendid) -
seentest saadud ensüümid peletavad
putukaid ja seenhaigusi.
Feromoonidega meelitatakse kahjurid
lõksu. Bakteritoksiin tapab putukaid ja
inimesele mõju ei avalda.
Silotorn
Rakendusbioloogia tööstuses:
· Bioplast ­ laguneb looduses kiiremini.
· Biogaas ­ prügimägede lagundamine
bakterite abil. Bakterid lagundavad
prügimäed alkoholiks.
· Bakterid toodavad puuvilla.
· Bakterid puhastavad maaki.
· Bakterid puhastavad reovett
(aktiivmuda).
Kütused:
· Kasutatava kütusena on arvestataval
kohal madala kvaliteediga etanool ja
metaan.
· Biotehnoloogiline lähenemine
kütustele on kasulik kahel eesmärgil:
vabanetakse loodust reostavatest
tootmisjääkidest ning saadakse
kvaliteetne kütus.
Rakendusbioloogia harud:
· Funktsionaalne toit
· Biotehnoloogia
· Geeniteraapia
· Geenitehnoloogia
· GMO
Mis on funktsionaalne toit?
· Euroopas kehtiva definitsiooni järgi on
funktsionaalne selline toit, mille puhul
on üheselt tõestatud, et lisaks
toitelistele põhifunktsioonidele on tal
mingit füsioloogilist funktsiooni
parandav toime ja/või mingi haiguse
riski vähendav toime.
Mis on funktsionaalne toit 2?
· Haiguste ravimine funktsionaalse
toidu mõiste alla ei käi.
Funktsionaalseks saab tavaline toit
siis, kui sinna on lisatud teatud
tervistavaid komponente. Näiteks niigi
väärtuslikest piimatoodetest teeb
funktsionaalse toidu probiootikumide
lisamine.
Mis on funktsionaalne toit 3?
· Lisaks probiootikumidele lisatakse
toidule mõnikord kiudaineid, millel on
samuti tervistavad omadused
seedekulglale ja kogu organismile
Biofunksionaalsed toidud:
· Biokeefir, biojogurt-lisatud probiootilisi
baktereid, mis parandavad seedimist,
immuunsüsteemi.
· Helluse tooted- sisaldavad Eestis
patenteeritud Lactobacillus
fermentum ME-3, mis hävitab
düsenteeria, salmonelloosi ja
ateroskleroosi.
Mis on biotehnoloogia?
· Biotehnoloogia on
rakendusbioloogia haruteadus, mis
kasutab erinevate elusorganismide
elutegevusele tuginevaid
protsesse inimesele vajalike ainete
tootmiseks.
Biotehnoloogiliste
protsesside eelised:
· Suur energiasäästlikus.
· Jäätmevaba või loodusele kahjutute
jäätmetega tootmine.
· Enamasti ka odav tooraine.
Biotehnoloogiliste
protsesside puudused:
· Toota saab ainult neid aineid, mis
moodustuvad organismide
elutegevuse tagajärjel.
· Palju aega kulub vastavate
omadustega seene või bakteritüvede
saamiseks nende selektsiooniks või
insenergeneetiliseks
väljatöötamiseks.
Geenitehnoloogia eesmärk:
· Geenitehnoloogia eesmärgiks on
geneetilise informatsiooni kasutamine
kõige erinevamatel rakenduslikel
eesmärkidel ­ põllumajanduses,
toiduainete tootmises, inimeste ja
loomade mitmete omaduste
muutmises ning haiguste
diagnoosimises ja ravis.
Mis on geeniteraapia?
· Geeniteraapia on uute geenide viimine
inimesse eesmärgiga ravida teatud
haigusi, eelkõige pärilikke haigusi ja vähki.
· Praeguseks on teada umbes 10 000
geeni, milles esinevad defektid võivad
põhjustada organismis haigusliku
protsessi. Kaardistades iga üksiku inimese
geenid, saab teada tema geneetilise
eelsoodumuse haigestuda ühte või teise
haigusesse.
Mis on transgeenne organism?
· Organisme, kellesse on viidud
võõraid geene, nim.
transgeenseteks.
· Esimene transgeenne bakter tehti
1973.a.
Transgeensete organismide
loomine:
· Paljude bakterite, taimede ja loomade
pärilikkust on muudetud sellega, et neisse
on viidud teiste organismide geene.
· Geenitehnoloogia abil on juba praeguseks
konstrueeritud suur hulk uute omadustega
baktereid., taimi ja loomi, kes toodavad
bioloogiliselt aktiivseid aineid:
mitmesuguseid raviühendeid, nagu
näiteks kasvufaktoreid,
verehüübimisfaktoreid, peptiidseid
ravimeid, antikehi jms.
Transgeensete organismide
loomine 2:
· Praegu püütakse konstrueerida loomi, kes
kannaksid inimese koesobivusantigeene.
Selliste loomade organeid, näiteks maksa,
neeru ja südant, oleks võimalik siirata
inimese organismi, ilma et viimane neid
koesobimatuse tõttu ära tõukaks.
Transgeensed loomad on väga tähtsad
inimeste molekulaargeneetika uurimisel.
Transgeensete organismide
loomine 3:
· Geenitehnoloogiat kasutatakse ka uute
omadustega taimede loomiseks. Eesmärk on
konstrueerida taimi, mis oleksid külma- ja
põuakindlad ning mille viljad küpseksid
kiiresti, üheaegselt ja oleksid maitsvad, aga
samas säiliksid kaua. Samuti töötatakse selle
kallal, et saada lamandumiskindlaid ja viirus-
ning seenhaiguste suhtes vastupidavaid
leivavilja sorte. Klassikalise
sordiaretusmeetoditega kuluks selleks
aastakümneid.
Sordiaretuse ajalugu:
· 10 000.a. tagasi põllumajanduse algus ­
valiti juhuslikult.
· 19. saj. selektiivne ristamine
· 20. saj. algus mutagenees ja selektsioon
· 1987.a. esimesed GM-taimed
· 1990-ndad GM-taimede levik USA-s,
Aasias jm.
· 1998.a. EL keelustas kõik GMO-d.
· Nüüd on Euroopas lubatud, kui taotled loa.
Mis on GMO-d?
· GMO-d ehk geneetiliselt muundatud
organismid on elusolendid, sh. taimed ja
ka nendest saadud tooted, nt. loomasööt,
kelle pärilikkuse ainele (geenidele) on
biotehnoloogiliste meetodite abil kunstlikult
lisatud teiste elusolendite pärilikkuse ainet
või kelle pärilikkuse ainet on muul viisil
nüüdisaegse geenitehnoloogia abil
muudetud.
Mis on GMO toit?
· Geneetiliselt muundatud toiduks
nimetatakse toitu või toiduaineid, mille
valmistamisel on kasutatud geneetiliselt
muundatud organisme (GMO-sid).
Euroopas kasutatakse ning müüakse
geneetiliselt muundatud sojauba ja maisi.
Nende mõju inimese tervisele on palju
uuritud, kuid kahjulikku toimet pole
tõestatud.
GMO eelised:
· Suurem saagikus leevendab
inimkonna toiduprobleeme.
· Kultuurtaimede suurem elu-jõulisus ja
haiguskindlus.
· Keskkonna saastatuse vähendamine,
kasvatatakse kahjuritele mürgiseks
muudetud transgeenseid kultuure.
GMO puudused:
· Võib olla kahjulik inimese organismile.
Mõni allergiat põhjustav valk võib sattuda
toitu, kus teda normaalselt ei leidu.
· Võimalik negatiivne mõju keskkonnale.
Kahjurid muutuvad looduslike toimainete
suhtes immuunseks.
· Põllukultuuridesse kantud muundatud
geenid võivad üle kanduda umbrohule,
muutes need samuti elujõulisemaks.
Mis on kloonimine?
· Kloonimine on geneetiliselt
identsete järglaste saamine, ka
vegetatiivne paljunemine on
kloonimine.
Kuidas kloonimine toimub?
· Võetakse tüvirakk, mis on võimeline
määramatult paljunema.
· Rakust eemaldatakse geneetilist
informatsiooni.
· Munarakust eemaldatakse
rakutuum ja asemele siirdatakse
tüviraku tuum.
Kuidas kloonimine toimub 2?
· Soodustatakse munaraku
jagunemist ja kasvamist.
· Saadud embrüo siirdatakse
emaslooma emakasse.
· Arenev organism sünnib tüviraku
andja identse koopiana.
Kuidas kloonimine toimub 3?
· Eraldatakse tüvirakud ja
kultiveeritakse (kasvatatakse ja
paljundatakse) laboratooriumis.
· Ravimiseks siirdatakse tüvirakke
otse haigesse koesse, kus nad
muunduvad vastava koe rakkudeks
ning asendavad kahjustatud rakke.
Imetajate kloonimine:
· Embrüakloonimine-Varase embrüo
rakud on totipotentsed, need
eraldatakse ja viiakse mitmetesse
emasloomadesse. Igast rakust saab
areneda tervikorganism. Kõik nad on
geneetiliselt omavahel samad.
Imetajate kloonimine 2:
· Tuumkloonimine- s.t. keharaku tuuma
viimisel munarakku on saadud uus
organism. 1997.a. saadi esimene
tuumkloonitud lammas Dolly. Katse
näitas, et imetajate tuumas on kogu
organismi arenguks vajalik aktiivne
geneetiline info olemas.
Tänan vaatamast.