Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς

Παρουσίαση με θέμα: "Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-1 Ακρογωνιαίοι λίθοι της Βιοτεχνολογίας μέσα στο χρόνο Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-1 Meilensteine der Biotechnologie am Zeitstrahl ca v. Chr. Χρήση ζυμών για την παραγωγή αλκοολούχων ποτών Κλασσική γενετική βελτίωση φυτών ca v. Chr . 16./17. Jahrhundert Hooke und Leuwenhoek: κατασκευή των πρώτων μικροσκοπίων και περιγραφή της δομής προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων Edward Jenner: πρώτη προσπάθεια εμβολίου εναντίον των μαγουλάδων 1796 1857 Louis Pasteur: ανακάλυψη της βακτηριακής ζύμωσης· Friedrich Mischer: πρώτη απομόνωση DNA 1886 Alexander Flemming:Ανακάλυψη του αντιβιωτικού Penicillin 1928 1909 Wilhelm L. Johanssen: εισαγωγή του όρου γονιιδίου James Watson und Francis Crick Κρυσταλλική δομή του DNA 1953 1944 Avery, McLeod, McCarty entdecken die Vererbungseigenschaften der DNA Ochoa, Nirenberg, Mattei und Khorana αποκωδικοποίηση του γενετικού κώδικα 1966 1962 Werner Arber: ανακάλυψη των περιοριστικών ενζύμων Sanger, Maxam, Gilbert Τεχνολογία αλληλούχισης DNA Genentech Inc.: Βιομηχανική παρασκευή Somatosin 1977 1972 Paul Berg: χρήση περιοριστικών ενζύμων 1978 Genentech Inc.: Παραγωγή ινσουλίνης Πρώτη κυκλοφορία γενετικά ανασυνδιασμένου φαρμάκου 1982 1983 Πρώτη δημιουργία διαγονιδιακών φυτών Alec Jeffries: Γενετικό αποτύπωμα 1984 Kary B. Mullis: PCR 1985 1986 Πρώτα πειράματα αγρού γενετικά τροποιημένου καπνού Έναρξη της αλληλούχισης του ανθρώπινου γονιδιώματος 1990 1997 Γονιδίωμα του βακτηρίου E. coli Ολοκλήρωση της αλληλούχισης του Ανθρώπινου γονιδιώματος 2005 Ολοκλήρωση της αλληλούχισης του γονιδιώματος του ριζιού Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

2 Κάθε κύτταρο ζύμης περιέχει 16 χρωμοσώματα και ca. 6.000–8.000 γονίδια
Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-2 Διαδικασία παραγωγής μπύρας Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-2 Prozess des Bierbrauens Κριθάρι και Νερό Διόγκωση σε νερό βλάστηση Θέρμανση 85-100°C, τέλος της βλάστησης άλεση Χυλοποίηση, ανάμειξη με θερμό νερό Διαχωρισμός Στερεών και Υγρών Συστατικών 1 Λίτρο μπύρας παρασκευάζεται από: 1,3 g λυκίσκου 1,3 l νερό 180 g βυνογλέυκος ca. 10 Δις κύτταρα ζύμης Προσθήκη λυκίσκου ζύμωση ζάχαρης σε αλκοόλη Sud ψύξη Διαχωρισμός καταλοιπων βυνογλεύκους Βράσιμο Κάθε κύτταρο ζύμης περιέχει 16 χρωμοσώματα και ca –8.000 γονίδια Προσθήκη ζύμης συσκευασία αποθήκευση Περίσσεια θρεπτικού υλικού Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

3 Τι είναι Βιοτεχνολογία?
Εισαγωγή | 2 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ - ΤΙ ΕΙΝΑΙ? 2-1 Ορισμός της Βιοτεχνολογίας και της γενετικής τεχνολογίας Grundlagen | 2 INDUSTRIELLE BIOTECHNOLOGIE – WAS IST DAS? 2-1 Definition der Biotechnologie und Gentechnik Τι είναι Βιοτεχνολογία? Η διεπιστημονική* χρήση, βιολογικών συστημάτων για έρευνα και η πρακτική χρήση των παραγόμενων επιτευγμάτων Τι είναι γενετική τεχνολογία? Eίναι περιοχή της Βιοτεχνολογίας: Σχετίζεται με όλες τις τεχνικές και διαδικασίες απομόνωσης, μετατροπής και μεταφοράς του γενετικού υλικού * Συμπεριλαμβάνει τους κλασσικούς και μοντέρνους τομείς: Bιολογία, Χημεία, Φυσική Τεχνολογία διαδικασιών, Επιστήμη υλικών, Πληροφορική κλπ. Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

4 Η ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΧΕΙ ΤΕΣΣΕΡΙΣ ΔΙΑΚΡΙΤΟΥΣ ΚΛΑΔΟΥΣ ΣΕ ΧΡΩΜΑΤΑ
Η ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΧΕΙ ΤΕΣΣΕΡΙΣ ΔΙΑΚΡΙΤΟΥΣ ΚΛΑΔΟΥΣ ΣΕ ΧΡΩΜΑΤΑ Ausblick | 9 BIOTECHNOLOGIE UND MEER 9-1 Anwendungen der marinen Biotechnologie Λευκή Βιοτεχνολογία: Χρήση βιοκαταλυτών για αντικατάσταση της παραδοσιακής χημείας (ζυμώσεις-ένζυμα κλπ) Κόκκινη Βιοτεχνολογία: Χρήση βιοδιεργασιών για την παραγωγή προϊόντων ιατρικών εφαρμογών Πράσινη Βιοτεχνολογία: Χρήση βιοδιεργασιών για την παραγωγή προϊόντων αγροτικών εφαρμογών Μπλέ Βιοτεχνολογία: Χρήση βιοδιεργασιών για την αξιοποίηση πρώτων υλών από τον θαλάσσιο οικοσύστημα για την παραγωγή προϊόντων βιοενδιαφέροντος Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

5 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
Εισαγωγή | 2 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ 2-2 Πλεοεκτήματα της Βιοτεχνολογίας στην Χημική παραγωγή Grundlagen | 2 INDUSTRIELLE BIOTECHNOLOGIE – WAS IST DAS? 2-2 Vorteile der Biotechnologie für die Chemieproduktion Εξειδίκευση και Παραγωγή του επιθυμητού τελικού προϊόντος επιλεκτικότητα σε ένα βήμα και χωρίς ενδιάμεσα στάδια επεξεργασίας Στερεοεξειδίκευση στη σύνθεση D- ή L- αμινοξεών: • Κανένα ρακεμικό δείγμα • Καμμία πολύπλοκη διαδικασία διαχωρισμού • Kαμμία πρόσμιξη στο τελικό προϊόν Απόδοση και • Απαιτούνται μόνο απλά αρχικά υλικά περιβαλλοντολογική όπως νερό, ζάχαρη, αλάτια, οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα Συμβατότητα Οι βιοτεχνολογικές διαδικασίες συνήθως γίνονται σε θερμοκρασία δωματίου και ατμοσφαιρική πίεση έτσι λοιπόν…. • δεν ξοδεύεται ενέργεια. • δυνατότητα μείωσης του κόστους. • δυνατότητα ελάχιστων ή και μηδενικών παραπροϊόντων. Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

6 Βιομηχανική Bιοτεχνολογία
Εισαγωγή | 2 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ 2-3 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας - παραδείγματα Grundlagen | 2 INDUSTRIELLE BIOTECHNOLOGIE – WAS IST DAS? 2-3 Anwendungsbereiche der Biotechnologie und Beispiele Ιατρική Διαγνωστικά (π. χ. PCR) Φάρμακα (π. χ. ινσουλίνη) Εμβόλια (π. χ. Εμβόλιο ηπατίτιδας) Υλικά για αναδόμηση ιστών (π. χ. Βιοχημικά υποστρώ) Τρόφιμα Βιταμίνες (π. χ. Βιταμίνη C) Ένζυμα (π. χ. Πεκτιάσες) Αρώματα (π. χ. Βανιλίνη) Οικιακή χρήση Προϊόντα καθαρισμού (π. χ. πρωτεάσες) Υφάσματα (π. χ. κυταρινάσες) Αποσμητικά (π. χ. κυκλοδεξτρίνες) Αγροτική οικονομία Πρόσθετα ζωοτροφών (π. χ. Φυτάσες) Νέες πρώτες ύλες (π. χ. Άμυλο) Τροφές Βιομηχανική Bιοτεχνολογία Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

7 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-1 Το κυτταρικό εργοστάσιο Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-1 Biofabrik Zelle Πολυσώματα Τελική παραγωγή Mιτοχόνδριο ΔΕΗ ΕΔ δίκτυο Δίκτυο μεταφοράς Κυστίδια Προμήθειες Πυρήνας Διεύθυνση Κυτταρικοί πόροι Πύλη Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

8 Περιβαλλοντολογικός έλεγχος
ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-9 Διαγονιδιακά φυτά: από το εργαστήριο μέχρι την άδεια κυκλοφορίας Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-9 Transgene Pflanzen: Vom Labor bis zur Marktzulassung Τα στάδια για την άδεια κυκλοφορίας γενετικά τροποποιημένων φυτών Αυξανόμενος αριθμός παραμέτρων που εξετάζονται Περιβαλλοντολογικός έλεγχος 10-15 χρόνια Αγροτική καλλιέργεια Άδεια εμπορικής κυκλοφορίας Καλλιέργεια με συνεχή έλεγχο άδεια χρήσης στον αγρό Ελεύθερο χωράφι Άδεια καλλιέργειας με συνεχή έρευνα βιοασφάλειας Εργαστήριο/Θερμοκήπιο Πειραματικές έρευνες ασφάλειας Τέλος στον περιορισμένο χρόνο καλλιέργειας Χρόνος Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

9 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
Προϊόντα | 4 ΜΙΚΡΑ ΜΟΡΙΑ – ΜΕΓΑΛΗ ΣΗΜΑΣΙΑ 4-3 Διαδικασία σύνθεσης της βιταμίνης Β2 Produkte | 4 KLEINE MOLEKÜLE – GROSSE BEDEUTUNG 4-3 Die Verfahren der Vitamin B2-Synthese Kλασσικές μέθοδοι: Χημικές διαδικασίες Μοντέρνες μέθοδοι Bιοτεχνολογικές διαδικασίες Γλυκόζη K-Aραβονικό Ca-Aραβονικό Ca-Ραβονικό Βιταμίνη B2 Bιομάζα Ριβονιλακτόνη Ριβόζη Ριβιτυλχιλιδίνη Βιταμίνη B2 Θετικά Αύξηση όγκου παραγωγής 40% κόστος παραγωγής 30% λιγότερες εκπομπές CO2 60% λιγότερη χρήση πρώτων υλών 95% λιγότερα απόβλητα Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

10 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
Προϊόντα | 5 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΕΝΖΥΜΑ – ΠΡΩΤΑΘΛΗΤΕΣ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΛΥΣΗ 5-2 Ένζυμα στην βιομηχανία υφασμάτων και απορρυπαντικών ρούχων Produkte | 5 TECHNISCHE ENZYME – MEISTER DER KATALYSE 5-2 Enzyme in der Textil- und Waschmittelindustrie Βιοτεχνολογικά παραγόμενα ένζυμα (παραδείγματα) Ένζυμο Ενζυμική δράση Χρήση Πρωτεάσες Υδρόλυση πρωτεϊνών Έναντι ρύπων από αυγά, γάλα και σπανάκι Λιπάσες Υδρόλυση λιπών Έναντι ρύπων από λάδια, λίπη και καλλυντικά Κυτταρινάσες Υδρόλυση φυτικών Χρήση στον βιοεξευγενισμό των υφασμάτων πολυσακχαριτών όπως κυτταρίνη διατήρηση της απαλότητας και χρώματος των βαμβακερών υφασμάτων Αμυλάσες Υδρόλυση φυτικών Έναντι ρύπων από πατάτες, σοκολάτα πολυσακχαριτών όπως άμυλο ή γλυκίσματα Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

11 Νέες στρατηγικές αντιμετώπισης ασθενειών
Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-1 Προτερήματα των ανασυνδιασμένων φαρμάκων Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-1 Vorteile rekombinanter Medikamente Νέες στρατηγικές αντιμετώπισης ασθενειών (π.χ. μονοκλωνικά αντισώματα) Bελτιωμένη διαθεσιμότητα (π.χ. ερυθροποιητίνη) Μειωμένη πιθανότητα μόλυνσης (π.χ. παράγοντας VIII) Υψηλή δραστικότητα και μειωμένες παρενέργειες (π. χ. Ιστικός ενεργοποιητής πλασμινογόνου) Περιβαλλοντολογική συμβατότητα και οικονομική παραγωγή (π.χ. ινσουλίνη) Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

12 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-2 Τα πιο σημαντικά ανασυνδιασμένα φάρμακα Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-2 Die wichtigsten rekombinanten Medikamente Ένωση Χρήση Ένωση Χρήση Δραστική Πρωτείνη Ερυθροποιητίνη Aναιμία (λίγο αίμα) Παράγοντας VIII Αιμοφιλία (Αιματολογική ασθένεια) Ιστικός ενεργοποιητής Θρόμβωση σε καρδιακό πλασμινογόνου (tPA) επεισόδιο Ανθρώπινη ινσουλίνη Διαβήτης τύπου Ι α-ιντερφερόνη Ιώσεις, Καρκινική θεραπεία Παράγοντας αποικισμού Λευκαιμία, των κοκκιοκυττάρων Καρκινική θεραπεία (G-CSF) Ιντερφερόνη 1a,b Πολλαπλή σκλήρωση Σωματοτροπίνη Ορμονικά οφειλόμενη μικροσωμία Θεραπευτικά αντισώματα Basiliximab Μείωση απόρριψης νεφρικών μεταμοσχευμάτων Infliximab Morbus Crohn Rituximab Non-Hodgkin-Λύμφωμα Trastuzumab Καρκίνος του μαστού Ένωση Χρήση Εμβόλιο Hπατίτιδα-B-Aντιγόνο Πρόληψη ηπατίτιδας Τοξίνη διφθερίτιδας Πρόληψη πνευμονίας σε παιδιά Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

13 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-7 Φάσεις της ανάπτυξης εμβολίων Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-7 Phasen der Impfstoffentwicklung Προκλινικά Βασική έρευνα και ανάπτυξη (2 - 4 χρόνια) Πειραματικά συστήματα, Έρευνα σε πειραματόζωα Κλινικές έρευνες (5 - 7 χρόνια) Επίσημη εγγραφή και άδεια (1,5 χρόνια) Ταυτοποίηση ουσίας με αξιοποιήσιμη δράση Φάση III Ασφάλεια και ανοσοαπόκριση και δράση >1.000 εθελοντές Φάση II Ασφάλεια και ανοσοαπόκριση >100 εθελοντές Φάση I Ασφάλεια <100 εθελοντές Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

14 Βελτιωμένη συστατικά σε βρώσιμα φυτά
Πεδίο | 8 ΤΑ ΦΥΤΑ ΕΙΝΑΙ ΒΙΟΕΡΓΟΣΤΑΣΙΑ 8-1 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας των φυτών Ausblick | 8 DIE PFLANZE ALS BIOFABRIK 8-1 Anwendungen der Pflanzenbiotechnologie Παραγωγή πρωτεΐνων στα φυτά που προορίζονται για ανθρώπινη και κτηνιατρική „Molecular Pharming“ π.χ. τα ένζυμα για τη διάγνωση, τα εμβόλια, πρωτεΐνες του αίματος, θεραπευτική αντισώματα Βελτίωση των καλλιεργειών για τη βιομηχανική παραγωγή χημικών π.χ αλλαγή της περιεκτικότητας ελαίων/λιπαρών οξέων, μειώνοντας τη λιγνίνη στο ξύλο για τη βιομηχανία χαρτιού, την παραγωγή βιοπολυμερών ή ενζύμων Βελτιωμένες ιδιότητες των φυτών για την απομάκρυνση των περιβαλλοντικών ρύπων σε μολυσμένα εδάφη Βελτιωμένη συστατικά σε ζωοτροφές π.χ. διευκολύνει την πέψη, αυξάνουν το ποσοστό των βασικών αμινοξέων Βελτιωμένη συστατικά σε βρώσιμα φυτά π.χ. μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε υγιή λιπαρά, χαμηλότερο δυναμικό αλλεργία Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

15 Aντιβιοτικά Ιο-στατικά Αντικαρκινικά Πρόσθετα σε τροφές Πρόσθετα
Πεδίο | 9 ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΘΑΛΑΣΣΑ 9-1 Πιθανές χρήσεις της θαλάσσιας Βιοτεχνολογίας Ausblick | 9 BIOTECHNOLOGIE UND MEER 9-1 Anwendungen der marinen Biotechnologie Aντιβιοτικά Ιο-στατικά π.χ. φάρμακα εναντίον του έρπιτα π.χ. Ενεργά συστατικά από το κυανοβακτήριο Lyngbya majuscula Αντικαρκινικά Πρόσθετα σε τροφές π.χ. αντι-λευκαιμικά παρασκευάσματα από το σφουγγάρι της Μεσογείου Ircinia fasciculata π.χ. β-καροτίνη από το Αυστραλιανό θαλάσσιο φύκος Dunaliella salina Πρόσθετα σε καλλυντικά Σταθερά βιομηχανικά ένζυμα π.χ από θερμοσταθερά βακτήρια Π.χ Κολλαγόνο από σφουγγάρια Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie

16 Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς
ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΔΙΚΗ ΜΟΥ ΠΡΟΤΑΣΗ Ausblick | 9 BIOTECHNOLOGIE UND MEER 9-1 Anwendungen der marinen Biotechnologie Υπο τις τρέχουσες συνθήκες στην Ελληνική πραγματικότητα η στόχευση σε βιοτεχνολογικά παραγωγικά σχήματα μεγάλου όγκου είναι ανέφικτη. Υπάρχει όμως τεράστιος χώρος σε προϊόντα μικρού όγκου, μεγάλης εξειδίκευσης και ακόμη μεγαλύτερης προστιθέμενης αξίας. Η Λευκή Βιοτεχνολογία έχει αναπτυχθεί μόνο στο 1% των δυνατοτήτων της και ήδη παράγει πλούτο δεκάδων δις $ ετησίως. Η Λευκή Βιοτεχολογία έχει ανακηρυχθεί ως η ΣΙΩΠΗΡΗ ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Informationsserie – Biotechnologie