Biotechnologia jako nauka interdyscyplinarna

BIOTECHNOLOGIA-to technologia polegająca na wykorzystaniu mikroorganizmów, enzymów, procesów biologicznych itp. w produkcji przemysłowej.

Do niedawna biotechnologia zajmowała się głównie opracowywaniem urządzeń i warunków technicznych produkcji (urządzeń do wydzielania produktów, filtracją, zagęszczaniem płynów hodowlanych itp.). Wykorzystywała wyłącznie drobne organizmy jednokomórkowe (bakterie i grzyby), które hodowane w odpowiednich warunkach i na odpowiednich pożywkach, przeprowadzały procesy rozkładu bądź syntezy. Znajdowały one zastosowanie w przemyśle spożywczym i paszowym, leśnictwie, inżynierii chemicznej, ochronie środowiska i wielu pokrewnych dziedzinach.
Przełomem w biotechnologii stała się chęć udoskonalenia wykorzystywanych w przemyśle mikroorganizmów. Mikroorganizmy zostały poddane działaniu czynników mutagennych (głównie promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego), w celu uzyskania zmutowanych organizmów o zwiększonej produktywności. Przykładem może być wytwarzanie penicyliny.
Na rozwój biotechnologii wpłynęła inżynieria genetyczna, która wykorzystywano w przemyśle biotechnologicznym opierającym się na aktywności mikroorganizmów, aby uzyskać ich zmodyfikowane szczepy zawierające przeniesione geny sztucznie zsyntetyzowane (na podstawie wiedzy o kolejności aminokwasów w kodowanym przez nie polipeptydzie) lub wyizolowane z innych organizmów, zarówno jedno-jak i wielokomórkowych. Przykładem może być pałeczka okrężnicy, zawierająca otrzymany sztucznie gen (złożony z 52 par nukleotydów) ludzkiego hormonu wzrostu lub szczep pałeczki okrężnicy lub drożdży, zawierające gen kodujący insulinę przeniesiony z komórek człowieka. Możliwość przenoszenia genów do mikroorganizmów otworzyła szerokie perspektywy przed przemysłem farmaceutycznym, bo dzięki niej zwiększyła się produkcja i obniżyły się ceny wielu substancji użytecznych w leczeniu ludzi.
Obecnie biotechnologia zajmuje się tworzeniem zmodyfikowanych genetycznie roślin i zwierząt, które znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach doświadczalnych (np. w badaniach nad przyczynami chorób nowotworowych) i praktycznych (np. w rolnictwie). Jest to możliwe dzięki badaniom nad budowa i funkcjonowaniem komórek eukariotycznych, w metodach sekwencjonowania DNA (określania kolejności nukleotydów), w poznaniu mechanizmów regulujących ekspresję genów i w rozwoju coraz bardziej wydajnych technik namnażania wybranych fragmentów DNA oraz przenoszenia DNA lub nawet wyizolowania organelli (np. jąder komórkowych) do komórek roślin i zwierząt.
Hodowane in vitro komórki są przydatne w doświadczeniach czysto poznawczych i stanowią dogodne obiekty manipulacji genetycznych. Przeprowadzane in vitro manipulacje roślin są stosowane w tworzeniu nowych odmian roślin uprawnych, klonowaniu, otrzymywaniu tzw. Sztucznych nasion czy oddalonych genetycznie mieszańców. U zwierząt techniki in vitro, rzadziej spotykane, są przydatne w sterowaniu ich rozrodem.
W hodowli roślin podejmowane są próby uzyskania mieszańców międzygatunkowych lub międzyrodzajowych, nazywane są mieszańcami oddalonymi genetycznie ze względu na duży dystans genetyczny dzielący formy rodzicielskie. Mieszance takie są cenne dla hodowców, bo zawierają cechy obojga rodziców i mogą służyć do przenoszenia konkretnych genów (np. genów odporności na określone choroby) z jednego gatunku do drugiego. Odległe genetycznie formy nie sa w stanie wytworzyć potomstwa na naturalnej drodze płciowej, dlatego stosuje się łączenie (fuzję) komórek somatycznych obu form, prowadzące do wytworzenia komórki mieszańcowej (hybrydy komórkowej), następnie uzyskanie z niej mieszańcowej rośliny.