biotehnologija

biotehnologija (bio- + tehnologija).

1. Znanost o biološkim procesima koji se primjenjuju za proizvodnju i pretvorbu tvari posredovanjem biokatalizatora, tj. enzima (enzimna tehnologija), mikroorganizama, posebno bakterija i kvasaca (mikrobna tehnologija) te životinjskih i biljnih stanica. Metodama genetičkog inženjerstva prenose se informacijske molekule iz stanica viših organizama u prikladne mikroorganizme, koji zatim, tako transformirani, omogućuju industrijsku proizvodnju humanih proteina, hormona i drugih biološki aktivnih spojeva. Europska federacija za biotehnologiju (EFB) preporučila je 1989. sljedeću definiciju: »Biotehnologija je združivanje prirodnih i inženjerskih znanosti radi primjene organizama, stanica, njihovih dijelova i molekularnih analoga za produkte i usluge«.

Proizvodnja se tvari temelji na obilnu umnažanju mikroorganizama, pri čemu tako priređena biomasa služi kao osnovica za proizvodnju biokemikalija, u prvome redu antibiotika, vitamina, aminokiselina, a u novije doba sve više i optički aktivnih osnovnih i finih kemikalija. Zbog nestašice nafte kemijska industrija okreće se prema onim sirovinama što ih biljke fotosintezom obnavljaju svake godine. Te obnovljive biljne sirovine, kao što su celuloza, škrob i šećeri, mikroorganizmi mogu konvertirati u mnoštvo različitih kemijskih spojeva. Proizvodnja etanola, koji se kao gorivo dodaje benzinu, primjer je važnosti mikrobne proizvodnje u rješavanju nestašice goriva. Biokonverzijom poljoprivr. otpadaka fermentacijom u metan (bioplin) može se ublažiti sve veću nestašicu energije na seoskim gospodarstvima. Proteini za prehranu mogu se proizvesti biosintezom s pomoću mikroorganizama iz različitih sirovina. Biotehnološki se procesi primjenjuju i pri mikrobiološkom izluživanju kovina, u mikroelektronici za proizvodnju biočipova itd.

Biotehnološka pretvorba tvari, zapravo djelomična sinteza, primjenjuje se onda kada se kem. reakcije ne mogu uspješno provesti ili kada ne bi bile ekonomične. Pritom se većinom radi o stereoselektivnim reakcijama, koje su, npr., važne pri djelomičnoj sintezi steroida, posebno glukokortikoida. Takve su reakcije u većem opsegu dobivanje octene kiseline iz etanola, sorboze iz sorbitola (dio sinteze askorbinske kiseline) i 6-aminopenicilanske kiseline iz benzilpenicilina. Osim toga, biotehnološki procesi korisni su i pri uklanjanju štetnih tvari iz okoliša (čišćenje komunalnih i industrijskih otpadnih voda).

U sklopu biotehnologije enzimna tehnologija zauzima središnje mjesto. Njezina se primjena može i proširiti poboljšanjem tehnol. svojstava enzima, npr. povećanom termostabilnošću ili promjenom ovisnosti o vrijednosti pH. Nove mogućnosti u tom smislu pruža i uvođenje enzima u organska otapala, a to olakšava pretvorbu lipofilnih spojeva.

Za ekonomičnost biotehnoloških postupaka posebno je važan razvoj višekratno upotrebljivih biokatalizatora i kontinuirana proizvodnja. U tu se svrhu provodi imobilizacija enzima i mikroorganizama (heterogena biokataliza), i to njihovim uključivanjem u polimernu matricu ili mikrokapsulu, umrežavanjem s bifunkcionalnim reagensima (npr. s glutaraldehidom ili toluendiizocijanatom) ili, konačno, adsorpcijskim ili kovalentnim vezanjem na neki nosač. Pritom treba spriječiti smanjenje enzimne aktivnosti i međudjelovanje sa supstratom. Od tehničke su važnosti kinetička i mehan. svojstva imobiliziranih proizvoda. Opisana heterogena biokataliza primjenjuje se, npr., prilikom djelomične sinteze steroida, razdvajanja enantiomera aminokiselina i izomerizacije glukoze u fruktozu.

Životinjske su se stanice pokazale važnima za proizvodnju interferona i monoklonskih protutijela, a intenzivno se radi na primjeni biljnih staničnih kultura u dobivanju sekundarnih biljnih tvari koje bi imale ljekovito djelovanje.

Biotehnološki se procesi primjenjuju već stoljećima u proizvodnji hrane i pića, u prvome redu alkoholnih pića, octa i proizvoda koji sadrže mliječnu kiselinu. U novije je doba razvoj biotehnologije vrlo snažan zahvaljujući napretku u genetici i tehnologiji (konstrukcija bioreaktora, vođenje procesa, uvođenje računalne tehnike), tako da se o biološkim procesima u tehničkome mjerilu (→ biokemijsko inženjerstvo) može govoriti kao o vrlo važnome dijelu tehnologije u bližoj budućnosti.

Biotehnologija u Hrvatskoj nastojala je od početka slijediti europski i svjetski trend razvoja. Vrlo brzo po otkriću antibiotika, zagrebačka je tvornica Pliva uspješno započela njihovu proizvodnju, ali je početku proizvodnje oksitetraciklina i vitamina C prethodila odgovarajuća obuka stručnjaka. Naime, uz potporu Plive organiziran je, prvi u nas, poslijediplomski studij na Biotehnološkom odjelu Tehnološkog fakulteta u Zagrebu (1960–61), a program studija bio je svrhovito i po ondašnjim europskim kriterijima primjereno koncipiran. To je bilo od velike važnosti za uspješno utemeljenje industrijske proizvodnje farmaceutskih sirovina, ali i za razvoj biotehnologije u Hrvatskoj, poglavito biokemijskog inženjerstva, po čemu je Zagreb postao središnje i najuglednije mjesto u ovome dijelu Europe. To se posebno moglo uočiti po znanstvenim prilozima mikrobnoj genetici, izgradnji proizvodnih pogona prema vlastitim idejnim i izvedbenim projektima, patentiranim postupcima proizvodnje biotehnoloških proizvoda te po kvaliteti proizvoda nuđenih svjetskome tržištu. Hrvatski su stručnjaci strukovno povezani u Hrvatskome društvu za biotehnologiju, a znanstvene i stručne radove objavljuju pretežito u svojem časopisu Food Technology & Biotechnology, koji je zapažen u međunarodnoj znanstvenoj javnosti zbog kvalitete objavljenih radova, ali i zaslugom svojega vrijednoga glavnog urednika, prof. Pavla Mildnera. Napokon, pronalazak polusintetskog antibiotika azitromicina (sumameda) od svjetske je važnosti, a posljedica je invencije autora i sustavna istraživanja, kojemu su korijeni u uspješnu početku biotehnološke proizvodnje u Plivi i procjeni važnosti biotehnoloških proizvoda.

2. U agronomiji → poljodjelska biotehnologija

biotehnologija. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 15.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=7808>.