Biotechnológia
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A biotechnológia élő szervezetek és azok termékeinek ember általi felhasználása meghatározott célok elérésére. A felhasználási cél lehet humán- vagy állategészségügyi, mezőgazdasági, vagy ipari. Ugyan a definíció szerint már a sumérok sörfözését is biotechnológiának tekinthetnénk, ahogy az évezredes növénynemesítést is, azonban a fogalmat precíz értelmében megtestesítő technológia, az ezen alapuló iparág, a rekombináns DNS technika megjelenésétől datálódik, az 1970-es évek végétől. Az ipar pontos születési dátuma 1983-ra tehető, humán inzulint rekombináns DNS technikával, baktériumok felhasználásával előállító Genentech megalakulása, tőzsdére vonulásának időpontjára. A kifejezés, valamint az első definíció megalkotása a magyar Ereky Károly nevéhez fűződik. A biotechnológia (német: Biotechnologie) kifejezést egy 1918-ban tartott előadásában használta először, valamint az első publikáció is az ő nevéhez fűződik. Ennek megfelelően világszerte Ereky Károlyt tekintik a biotechnológia atyjának.
Az eredeti munkát, amelynek címe Biotechnologie... , 1918 augusztusában fejezte be, az akkori tudományos világ nyelvén németül, és 1919 elején jelentette meg. A könyvből az akkori katasztrofális állapotok következtében alig néhány darab kerülhetett az országba, csak két-három közkönyvtárban volt fellelhető - teljesen ismeretlen műnek számított. Az egyik példány még az 1990-es évtizedben is felvágatlanul került elő.
Az Ereky alapítány engedélyével Ereky gondolataiból részletek jelentek meg posthumus módon "Biotechnológia a közellátás szolgálatában" címmel a magyar vetőmagiparral foglalkozó, MAG, kutatás, fejlesztés és környezet c. időszaki kiadvány 2005. áprilisi száma 34-37. oldalán.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Felosztása
- Piros biotechnológia: Humán egészségügyi biotechnológia. Humán gyógyszerek, terápiák előállítása a biotechnológia eszközeivel. A 90-es évektől rohamosan nő a biotechnológia térhódítása a gyógyszeriparban, bár a gyógyszergyárak tőkeerejével, méreteivel nehezen veszi fel a versenynt egy biotechnológián alapuló cég, ezért kollaboráció, sajátos szimbiózis jelenik meg a két ipar között. A biotech cégek gyógyszer-terápiás terveiket, technikáit eladják a gyógyszeripari cégeknek, melyek kellő tőkével és idővel rendelkeznek az adott gyógyszer a hosszadalmas engedélyeztetési procedúrán történő keresztülviteléhez.
- Zöld biotechnológia: Növényi biotechnológia. Idegen növényfajok közti géntranszfer, mely által új, előnyösebb tulajdonságokkal rendelkező kultúrnövényeket állít élő az iparág. Nem tekinthető a hagyományos növénynemesítés egyenes technológiai folyományának, mert ezen technikákkal olyan növényi gének lehetnek addíció tárgyai, mely géneket, tulajdonságokat klasszikus növénynemesítéssel egyik növényből a másikba átvinni nem lehet, illetve a hagyományos növénynemesítésben mindig két komplett genom találkozik (két növény tulajdonságaiért felelős gének összessége), míg a növényi biotechnológiában egyes génekkel egészítik ki adott növény genomját.
- Fehér biotechnológia: Ipari biotechnológia. Biotechnológiai módzserek felhasználása a hagyományos műanyag, textil stb. ipar termékeivel azonos értékű, de alternatív, környezetkímélőbb vagy teljesen környezetbarát technológiák által. Megjelenési területe változatos, ma már a mosóporok biotechnológiai úton előállított enzimeket tartalmaznak, melyeknek hála alacsonyabb hőfokon (30C) azonos hatékonyságú háztartási mosás végezhető.
[szerkesztés] Ereky számításai
Az élelmiszerek eredeti nyersanyagait a levegőben lévő szén-dioxid és a talajban lévő szervetlen tápanyagok (tápsók) vizes oldatai képezik. Ezeket a nyersanyagokat alakítja át a klorofill-tartalmú növényi sejt a napenergia segítségével tápanyagokká, amelyek részben közvetlenül növényi, másrészt megváltoztatva majd állati termék formájában az embernek szolgálnak táplálékul.
Az emberiség számára rendelkezésre álló élelmiszer mennyisége tehát mindig attól függ majd, hogy mekkora nővénytömeget képesek a klorofill-tartalmú sejtek termelni. A tapasztalat azt mutatja, hogy a zöld klorofill-sejtek termelése a napsugárzás intenzitásától, a levegő szén-dioxid tartalmától, az éves csapadékmennyiségtől és a talaj tápanyag-készletétől függ. Ha tehát a növénytermelés határait akarjuk meghatározni, akkor szükség van arra, hogy e tényezők szerepét pontosan kimutassuk.
A Nap fényenergiájára vonatkozóan a következő adatok állnak rendelkezésünkre: a Nap óránként és négyzetkilométerenként 1800 kalóriát bocsát a földre. Ha feltesszük, hogy a Nap az év 8760 órájából csak 2200 órán át (tehát napi 6 óráig) süt, akkor a kisugárzó hő évenként és négyzetméterenként 3 960 000 kalóriát tesz ki, mely 500 kg jó minőségű porosz [[szén] égéshőjének felel meg (1 kg szén = 8000 kalória). Mivel egy hektár 10 000 négyzetmétert tesz ki, így a Nap egy hektár talajra évente annyi hőt ad le, ami 10 000 x 500 = 5 000 000 kg szénnek felel meg.
Ezek után ki lehet számítani, hogy ezzel az energiával egy hektáron mekkora növénymennyiség termelhető. Reális becslések szerint a Föld átlagos termése – emberi beavatkozás nélkül – hektáronként és évente 2000 kg növényi szárazanyag (Liebig szerint 2500 kg az átlagos növényi szárazanyag produkció), amelynek égéshője kereken 8 millió kalóriát tesz ki. Már most 8 millió kalória hőenergia megtermeléséhez csak 1000 kg porosz szénre van szükség, míg a Nap egy hektár talajterületre annyi hőenergiát sugároz, ami 5 millió kg szénnek felel meg. Ebből világlik ki, hogy a növény 5000 kalóriányi napenergiából csak egy kalórát vesz igénybe és a többi 4999 kalóriát egyszerűen veszni hagyja.
Mivel a Föld éves növényi szárazanyag termelése – Hickmann (1915) szerint 151,48 millió négyzetkilométer (vagyis 15,15 milliárd hektár) – összesen 30 milliárd tonnára rúg és hogy e hatalmas mennyiség fele szénből áll, amelynek előállításához sztöchiometrikus számítások szerint akkora szén-dioxid mennyiség szükséges, amely a széntömeg súlyának négyszeresét teszi ki, a Földnek a teljes szén-dioxidtartalma 6x1013 kg szén-dioxidra van szükség. Ezzel szemben az atmoszféra teljes szén-dioxidtartalma 3000x1013. A növényi vegetáció ezek szerint elvileg 500 év alatt az atmoszféra teljes szén-dioxidkészletét elhasználná, ha az állatvilág nem termelne lélegzése által mindig újabb mennyiségeket.
A Föld növényvilága – mint ahogy fentebb jeleztük – az élő természet részére minden 5000 kalória napfényből csak egy kalóriát vesz igénybe, a szén-dioxid viszont a vegetációs számára olyan korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre, hogy az kimeríthetetlennek tekinthető. A Nap fényenergiája és az atmoszféra szén-dioxidkészlete miatt tehát a Föld növénytermelését a végtelenbe lehetne növelni. Nem vonatkozik azonban ugyanez a csapadékra és a talaj tápsóira.
Pontos mérésekből kitűnik, hogy a növényi sejt laboratóriumában a szárazanyag minden kg-jának előállításához 600 kg vízre van szükség. (Wolfer szerint (1914) vannak növények, amelyek 300-500 kg vízzel is képesek 1 kg szárazanyag termelésre).
Ha tehát egy hektár talaj 3000 kg növényi szárazanyagot termel, ehhez 3000 x 600 = 1 800 000 kg vízre van szükség. Ez a vízmennyiség egy hektárra egyenletesen elosztva 180 mm magasságú vízoszlopnak felel meg. Mivel a kontinens csapadékmennyisége 500 és 1000 mm között változik, a növényi szárazanyag maximális termelése hektáronként 3000 kg x 5,5 mm = 16 000 kg. Ha többet szeretnénk termelni, akkor öntözni kell, ami a kertművelést illetően jó eredménnyel jár.
A növényi tápsókra vonatkozóan ismert tény, hogy hiány csak kálium-, foszfor-, nitrogén-, és kalcium-sókban szokott mutatkozni. Mivel azonban ezek az elemek, amelyekből az említett tápsók állnak, a természetben kimeríthetetlen mennysiégben fordulnak elő így csak technikai és anyagi kérdés, hogy ezekből mekkora mennyiségeket állítsunk elő...
Mivel most már a növénytermesztés határai ismertek, vizsgáljuk meg azt, hogy mekkora populációt képes a Föld növénytermésének a mennyisége fenntartani. E számítás kiindulópontját az a fiziológiai fix szám képezheti, amely szerint a magasabban fejlett állatnak és az embernek 1 kg élősúly fenntartásához óránként 1 kalória égéshőnek megfelelő növényi élelmiszer mennyiségre van szüksége. Továbbá annak feltételezése, hogy élősúly kg-onként azonos mennyiségű növényi tápanyag fedezi a növekedéshez és a munkához szükséges energiát. Ezen az alapon egy ember élősúly kg-onként és naponta 48-50 kalória értékű növényi élelem mennyiség szükséges.
Ugyancsak számításba veendő az ember nitrogén-, kálium-, kalcium-, foszfor- és egyéb vegyületekre vonatkozó szükséglete is. Amint azonban átni fogjuk, ez a megközelítően pontos feltevés is jó szolgálatot tehet, mert ennek segítségével olyan dolgokról alkothatunk magunknak képet, amelyeket egyébként sem bemérni, sem pedig elképzelni nem tudnánk.
Ha a Földön élő emberiség (gyermekekkel együttesen számolt) átlagsúlyát 35 kg-ban állapítjuk meg, úgy egy átlagember naponta 30 x 50 = 1750 kalóriát, évente pedig (1 750 x 356) összesen 637 750 kalóriát igényel.
Ezzel szemben a Föld – mint ahogy fentebb láttuk – minden hektáron átlagosan 8 millió kalórát termel. Feltételezve, hogy a produkált növénymennyiség felét a gyökérzet és a fás részek teszik ki, továbbá, hogy a maradékból csak 50% emészthető meg, emberi emésztésre tehát a 8 millióból csak 2 millió marad. Eszerint egy hektár terület 3 embert lenne képes táplálni.
Ebben a kedveztőtlen esetben 600 millió hektár terület kellene az összemberiség növényi élelmiszer ellátásához. Mivel a szárazföld területének ez csak 4%-át teszi ki, világos, hogy a növényekből bőven marad takarmány az állatok részére. Ha még azt a körülményt is számításba vesszük, hogy a Föld terméshozamába való emberi beavatkozással nemcsak 2 milió értékelhető kalóriát termelünk, hanem akár 20-30 milliót, akkor a Föld mai (1916) lakossági létszámát százszorosan meghaladó népesség kielégítő táplálkozásának sincs akadálya.
Irodalom:
Ereky Károly életrajzi adatai az Életrajzi lexikonban és a Tonai lexikonban megtalálhatók.
http://www.kereso.hu/yrk/Ryrgenwm/3803
[szerkesztés] =Az élőgép
Az élőgép egy olyan szennyvíztisztító módszer, amely az adott területen 2-3000 élő szervezet, köztük növények, metabolikus folyamatait kihasználva fokozza a hagyományos szennyvíztisztító berendezés hatékonyságát azáltal, hogy ezek a szervezetek kiválasztják és semlegesítik a mérgező anyagokat. A technológia felhasználási lehetősége meglévő ipari, kommunális, illetve fertőtlenítési eljárások kiváltásában van.
Lásd: http://www.korte-organica.hu/hungarian/technologies/living_machine.html
[szerkesztés] Külső hivatkozások
- http://www.valosagonline.hu/index.php?oldal=cikk&cazon=528&lap=0
- http://www.agroforum.hu/Magyar/Agroforum/December.htm
- http://www.redbio.org/portal/encuentros/enc_2001/conferencias/c_23.htm
- http://zeus.phil-inst.hu/recepcio/htm/6/607.htm
- http://www.m-and-m.hu/2004-4.html
- http://www.accessexcellence.org/RC/AB/BC/Overview_and_Brief_History.html
- kelty.rice.edu/235/readings/landecker-biotech1.ppt
- http://www.bionity.com/themenspecial/200503/timeline.php3
- http://www.uwalumni.com/onwisconsin/Winter00/biotech3.html
- http://www.kerrcenter.com/publications/bio_boon_curse.PDF
- http://www.hort.purdue.edu/hort/courses/HORT250/lecture%2001
- http://www.connect2jobs.org/biotech/career/index.shtml
- http://www.woodrow.org/teachers/bi/1993/intro.html
- http://www.chem.sk/yeast/Abstract33/Palopred.doc
- http://www.crdp-strasbourg.fr/sciences/biotech/pdf/1.pdf
- http://www.animalwelfare.szie.hu/Cikkek/200501/20051218.pdf
- http://faculty.mc3.edu/lrehfuss/bit120/history.pdf
- http://www.tnau.ac.in/notesbscag/biotech/ABT401/ABT002.htm
- Cytology and Genetics


Based on work by