Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Bioinženýství přeměňuje odpad na látky s vyšší hodnotou, třeba bioplasty

Stejně jako člověk šlechtil tisíce let odolnější a výnosnější odrůdy pšenice, vědci v laboratořích dnes „domestikují“ a „šlechtí“ bakterie a kvasinky pro efektivnější produkci léčiv, biopaliv nebo nových materiálů.

Učebnicovým příkladem je inzulin, který nám od 80. let 20. století vyrábějí geneticky upravené bakterie a kvasinky.

Vědecký tým pod vedením syntetického biologa Pavla Dvořáka z Masarykovy univerzity pracuje s bakterií Pseudomanas putida. Ta byla vůbec prvním patentovaným geneticky upraveným organismem na světě.

Už v sedmdesátých letech 20. století byla zkoumána pro využití v procesech biodegradace a bioremediace toxických odpadů, v nichž se dnes úspěšně používá. Je hodně odolná vůči stresům a přežívá i v toxickém prostředí silně kontaminovaném například ropou.

Její metabolismus je tak komplexní, že se snadno přizpůsobuje náročným podmínkám a dokáže přeměnit škodlivé chemikálie na látky méně toxické nebo takové, jež  využije pro svůj růst.

Lze ji využít nejen při odstraňování toxických látek z prostředí, ale také v bioprodukci, například ve velkých fermentorech, kde jsou podmínky pro organismy také velmi stresující.

Nevyvinuly se totiž tak, aby plavaly v ethanolu, ale vědci je k tomu při genetických modifikacích vedou. Robustnost a odolnost bakterií z rodu Pseudomonas je pro syntetickou biologii velmi atraktivní.

Tým Laboratoře Bioinženýrství mikroorganismů. Foto: Archiv Laboratoře
Tým Laboratoře Bioinženýrství mikroorganismů. Foto: Archiv Laboratoře

DNA, abeceda života

V roce 1955 jako první na světě kompletně popsal strukturu inzulinu britský biochemik Frederick Sanger. V roce 1980 se mu pak podařilo rozklíčovat první dvouvlákenný DNA genom. Každý z těchto objevů mu vynesl Nobelovu cenu.

Kromě něj získali dvě Nobelovy ceny už jen tři lidé – Marie Curie-Sklodowská, John Bardeen a Linus Pauling.

Moderní výroba inzulinu je založena na metodě molekulárních nůžek a lepidel, pomocí nichž vědci vložili lidský gen do bakterie. Ta ho přijala, naučila se ho „číst“ a přepisovat do struktury inzulinu.

„To je možné jen díky tomu, že písmenka abecedy DNA, abecedy života, jsou univerzální, stejná ve všech organismech, a proto jeden organismus dokáže přečíst gen z jiného organismu.

V přírodě je zcela běžné, že si mikroorganismy mezi sebou „vyměňují“ různé geny a využívají je při adaptaci na nové podmínky,“ vysvětluje docent Dvořák.

Doc. Pavel Dvořák vede tým, který se zaměřuje na vývoj nových biomateriálů. Ty mají nahradit dosud používané plasty, ale také sloužit v energetice a medicíně. Foto: Irina Matusevič
Doc. Pavel Dvořák vede tým, který se zaměřuje na vývoj nových biomateriálů. Ty mají nahradit dosud používané plasty, ale také sloužit v energetice a medicíně. Foto: Irina Matusevič

Jak bakterie vyrábějí bioplasty

Řada přírodních bakterií má ráda cukry, nadbytek uhlíku z cukru pak ukládají do nitrobuněčných granulí polyesteru, který se nazývá polyhydroxyalkanoát (PHA). Molekuly PHA mají vlastnosti podobné jako syntetické plasty vyráběné z ropy.

Na rozdíl od nich jsou však v přírodě zcela rozložitelné, netoxické, pocházejí z obnovitelných zdrojů a jsou biokompatibilní – lze z nich vyrábět třeba implantáty nebo nitě na šití ran v medicíně apod.

Mohou sloužit i jako obalové materiály či fólie používané v zemědělství. Bohužel, cena PHA je ve srovnání s cenou syntetických plastů příliš vysoká, a proto zatím tvoří jen zlomek procenta celosvětové produkce plastů.

Pohled na misku s nárůstem geneticky modifikovaného kmene bakterie Pseudomonas putida, který tvoří fluoreskující protein. Foto: Irina Matusevič
Pohled na misku s nárůstem geneticky modifikovaného kmene bakterie Pseudomonas putida, který tvoří fluoreskující protein. Foto: Irina Matusevič

Modifikaci, která může pomoci efektivnější a levnější produkci  bioplastů bakteriemi popisuje docent Dvořák takto: „Do vybrané bakterie jsme vložili gen kódující bílkovinu transportéru cukru. Ten přenáší molekulu cukru z vnějšího prostředí dovnitř buňky.

Kapacita přenosu tohoto konkrétního transportéru je velmi vysoká, když to řeknu trochu nadneseně, tak ten cukr natlačí do buňky bakterie, která na to pak reaguje nadprodukcí molekul, z nichž po dalších úpravách vzniknou bioplasty.

Výzkum jsme publikovali v prestižním mezinárodním časopise Metabolic Engineering.“

Cílem Laboratoře bioinženýrství mikroogranismů, kterou docent Dvořák na Masarykově univerzitě založil v roce 2019, je co největší využití bakterií v moderních technologiích tak, aby čistou cestou „vyráběly“ biopaliva, biofarmaka a další aktraktivní biomateriály.

Související články
Společnost HTC VIVE úspěšně nasadila headset HTC VIVE Focus 3 na mezinárodní vesmírné stanici ISS. Jde o první headset pro duševní zdraví, který dokáže bez problémů každodenně pomáhat veliteli šestiměsíční mise Andreasi Mogensenovi z Evropské vesmírné agentury se zvládáním dlouhého odloučení od Země i blízkých. Nyní přichází další fáze testů, tentokrát zaměřená na udržení kondice a […]
Vědci nalezli v třetihorním baltském jantaru důkazy, že nejen vzhled hmyzu, ale také jeho chování je konzervováno desítky milionů let.   Přibližně před 40 miliony let se termití pár druhu Electrotermes affinis zrovna věnoval námluvám, když uvízl v lepkavé pryskyřici stromu a navždy zůstal uvězněn ve zkamenělém jantaru. Tato dosud jediná známá fosilie páru termitů poskytla […]
V mnohém připomíná Mléčnou dráhu s dostatkem materiálu pro vznik miliard hvězd. Jak se ale zdá, J0613+52 žádné hvězdy nemá. Je osamoceným chuchvalcem prachu a plynu unášeným vesmírem od počátku věků. Tak alespoň galaxie pojmenovaná J0613+52 na první pohled vypadá.   Tým vedený astrofyzičkou Karen O´Neilovou bizarní objekt vzdálený 270 milionů světelných let za pomocí […]
Sedíte, pijete kávu a držíte v ruce časopis (nebo mobil) s tímhle textem. A ani jste se nepodivili nad tím, jak je možné, že jste časopis/mobil ihned vnímali jako časopis/mobil, křeslo si nespletli se stoličkou a bezpečně rozpoznali svůj hrnek. Co na to říká mozek?   Identifikace objektů se nám zdá jako ta nejvíc samozřejmá věc pod […]
reklama
Historie
Inaugurace prvního prezidenta USA: Washington si musel půjčit na cestu
Atmosféra v New Yorku je ve čtvrtek 30. dubna 1789 mimořádně slavnostní. Už od rozbřesku se lidé shromažďují v ulicích města. Všichni v radostném napětí očekávají, co se bude dít. Prezidentskou přísahu ještě dosud nikdy neviděli…   Davy lemují newyorskou Cherry Street. Právě na této ulici na Manhattanu se v čísle 3 nachází nová rezidence […]
Diktátor rozpoutal petrželový masakr
Voják se sveřepou tváří ukáže spoutanému zajatci petržel. „Jak se to jmenuje?“ udeří na něj. Když ho jeho odpověď neuspokojí, pozvedá mačetu a nešťastníkovi se špatnou výslovností na místě setne hlavu.   Ostrov Hispaniola v karibském souostroví Velké Antily je velký přibližně jako Česká republika, ale o místo na něm se dělí dva státy. Napjaté vztahy […]
Zradil prokletý diamant Habsburky?
O luxusní šperky z aukční síně Christie´s je jako každoročně obrovský zájem. Tentokrát však doslova enormní. V katalogu se totiž vyjímá skutečný skvost – pod položkou číslo 710 je v něm zapsán „bezejmenný žlutý diamant o váze 81,56 karátu, zasazený mezi 15 malými brilianty“. Jeho vyvolávací cena činí 350 000 švýcarských franků.   Původ tohoto slavného diamantu […]
Bylo povinností královského lékaře kárat vládce?
Muž v taláru pospíchá ulicemi města. Lidé, které potkává, jej uctivě zdraví. Jako by je ani nevnímal, má práce nad hlavu. Teď ho čeká medicínská přednáška na lékařské fakultě, pak bude studenty seznamovat s taji astronomie a u dvora má naplánovanou audienci…   Vystudovat medicínu nebylo již ve středověku jen tak. Zájemce musel nejprve strávit […]
Zajímavosti
Fidel Pagés Miravé: Muž, kterému vděčíme za epidurální anestezii
Když mladý španělský válečný lékař během první světové války vidí utrpení raněných vojáků, hledá způsob, jak jim od bolesti rychle ulevit. Najde epidurální anestezii!   Španěl Fidel Pagés Miravé (1886–1923) vystuduje medicínu v Zaragoze na severovýchodě země. Promuje v roce 1908 a nastoupí k vojenskému zdravotnickému sboru, kde je přidělen vojenské nemocnici v madridské čtvrti […]
Nazar: Oko proti zlých pohledům
Modrá, bílá, světlemodrá, tmavomodrá. Co je to za podivnou duhu? Na mysli máme nazar neboli oko zla. Prý jednoduchý návod na to, jak přežít veškerou závist a zlobu okolního světa!   V modrých očích některé kultury vidí zlo. Například Turci, ale i Řekové. Když mezi ně, typicky hnědooké, přicházejí ze severní Evropy nositelé očí blankytných, […]
Skoky z mostu: Když se voda promění v beton!
Vedle skoku dalekého či vysokého existuje i skok hluboký, který je z nich kupodivu nejnáročnější a také nejriskantnější. Skáče se z vysokých budov, antén, útesů, dokonce i z hranice vesmíru, ale všechno to začne skoky z mostů.   Jejich tradice sahá minimálně do roku 1885 a koncem 19. století jsou nebezpečnou módou, se kterou úřady […]
Zápas století: Šachy, které rozhodují o politice
S trochou nadsázky jde o nejslavnější bitvu studené války. Proti sobě se postaví dva naprosto odlišní lidé, které spojují jen láska k šachům – ruský kliďas Boris Spasskij (*1937), muž, který si místo emocí zapálí cigaretu a jeho pravý opak, americká neřízená střela a bez přehánění tak trochu exot Bobby Fischer (1943–2008).   Šachová partie […]
Záhady a napětí
Upálení Agnes Sampson: Proč si mysleli, že je skutečnou čarodějnicí?
Čarodějnické procesy jsou temným obdobím evropských dějin. Během 16.–18. století probíhaly doslova pogromy na lidi, kteří měli být údajně ve spojení s pekelnými silami. Na tento fanatismus doplatila ve Skotsku i jedna žena, která sama o sobě tvrdila, že má zvláštní schopnosti. Mohla přece jen mluvit pravdu?   V roce 1590 vyrazili vojáci skotského krále Jakuba VI. […]
Aztécké píšťaly smrti: Šlo o předměty používané při obětech?
Má pouhých pět centimetrů. Přesto podle některých lidí dokáže vytvořit ten úplně nejstrašidelnější zvuk na světě. „Rozhodně vám nažene strach,“ uvádí popularizátor vědy James Orgill. Řeč je o aztécké píšťale smrti. K čemu před dávnými staletími sloužila? Používala se při mimořádně krvavých rituálech nebo ji nosili vojáci na bitevní pole?   Archeologům se naskýtá děsivý pohled. […]
Vrch Modla: Praktikovali zde Slované lidské oběti?
V národopisné oblasti Slovácka na jihovýchodě Moravy nalezneme zalesněný vrch Modla. Jedná se o jednu z dominant vrchoviny Chřiby a o místo, kde badatelé v minulosti objevili pozůstatky osídlení z doby železné a malé keltské sídlo z 2. století př. n. l. To je dnes historiky považované za bývalé kultovní místo. Co všechno se na něm odehrávalo?   […]
Bigfoot v Kazachstánu? Tamní farmáři tvrdí, že ho spatřili!
V odlehlé oblasti východního Kazachstánu si několik obyvatel všimlo něčeho neobvyklého. Farmáři řekli televiznímu kanálu 24.kz, že yetti krade jejich dobytek. Skutečně mají co dělat s legendárním kryptidem?   Jeden z místních farmářů na východě Kazachstánu je svědkem něčeho neskutečného. V noci ho vzbudí podivné zvuky a vyženou ven z postele. Dojde až ke své […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Je těžké stát se andělem, někdy si to zkuste
skutecnepribehy.cz
Je těžké stát se andělem, někdy si to zkuste
Z rozvodu mě vyléčila až opravdová láska. Znovu jsem se vdala a můj druhý muž byl tak báječný, že jsem se po jeho boku změnila k lepšímu. Když mě Pavel opustil, nějakou dobu jsem se domnívala, že to nepřežiju. Samozřejmě že mě všichni ujišťovali, že na to se neumírá, že se dám dohromady, že to spraví jenom čas.
Proč je Sabina Remundová na všechno sama?
nasehvezdy.cz
Proč je Sabina Remundová na všechno sama?
Diváci znají Sabinu Remundovou (51) jako ráznou státní zástupkyni ze seriálu Případy 1. oddělení. V soukromém životě by se ale ráda o někoho opřela. Bohužel je však na řadu věcí sama. Její manžel,
Muzeum v přírodě Zubrnice: Nejmladší skanzen zachraňuje staré tradice
epochanacestach.cz
Muzeum v přírodě Zubrnice: Nejmladší skanzen zachraňuje staré tradice
Oblast Sudet měla po druhé světové válce tu smůlu, že odtud většina původních obyvatel se vztahem k regionu musela odejít. Nepříznivě se to projevilo na stavu krajiny i na architektonických památkách. Najednou se o ty po staletí opečovávané skvosty neměl kdo starat a nikomu na nich nezáleželo. Lidové stavby začaly chátrat, ale staleté dědictví naštěstí nezmizelo
Da Vinciho Vitruviánský muž: Je nejslavnější kresba světa šifrou?
enigmaplus.cz
Da Vinciho Vitruviánský muž: Je nejslavnější kresba světa šifrou?
Po celém světě najdeme šifry. Pokrývají zdi prastarých chrámů, stránky tajemných a nepochopených knih a v některých případech jsou schované i v malbách a jiných uměleckých dílech. To je i případ Vitru
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Jindřich II. & Diana z Poitiers: Milenka dostala darem korunovační klenoty
historyplus.cz
Jindřich II. & Diana z Poitiers: Milenka dostala darem korunovační klenoty
V očích krále Františka I. se zračí zoufalství. „Copak vy jste mého syna někdy viděla veselého?“ otočí se na hraběnku Dianu z Poitiers. Pohledná Francouzka se jen lišácky usměje. „Nechte to na mně, Sire. Udělám ho svým rytířem,“ slíbí mu nakonec. Tento úkol splní nade vše očekávání. Princ Jindřich (1519–1559) se do půvabné vdovy, která je o
Na vázách Františka Jungvirta se zabydleli brouci, žáby a ještěrky
iluxus.cz
Na vázách Františka Jungvirta se zabydleli brouci, žáby a ještěrky
Sklářský designer, výtvarník a malíř skla František Jungvirt se ve své nové sběratelské sérii uměleckých váz přenesl do zvířecí říše. Vybrané kusy z jeho stávajících kolekcí Garden a Trifid aktuálně z
Krásy skalních měst – Česká republika
nejsemsama.cz
Krásy skalních měst – Česká republika
Toužíte prozkoumat svět mohutných pískovcových věží, skalních stěn a krásných soutěsek? Skalní města jsou cílem mnoha turistů od nás i ze zahraničí. Kam zaplatíte vstupné, a kde můžete krásy přírody obdivovat zdarma? Pravčická brána Nejkrásnějším útvarem zdejší přírody a Národního parku České Švýcarsko je Pravčická brána, která se nachází asi 15 km od Děčína. Rozpětí celého oblouku má neuvěřitelných 26,5
Pečená kořenová zelenina s medem
tisicereceptu.cz
Pečená kořenová zelenina s medem
Zeleninu si vyberte podle chuti nebo toho, co máte zrovna doma k dispozici. Potřebujete 1,5 kg kořenové zeleniny (mrkev, petržel, celer, dýni, pastinák, batáty, červenou řepu…) 1 palici česneku
Uršula Kluková: Jsem profesionální kmotra aneb Hroby slavných popáté
panidomu.cz
Uršula Kluková: Jsem profesionální kmotra aneb Hroby slavných popáté
Známý divadelník, fotograf a někdejší spoluzakladatel legendárního Kladivadla v těchto dnech pokřtil už pátý díl své pozoruhodné encyklopedie „Malý průvodce po hrobech velkých“, mapující místa posledního odpočinku slavných osobností českých dějin. Jak už napovídají koláže fotografií na všech pěti dílech, nejde jen o dějiny dávné, ale i ryze současné. Protože, jak říká sám autor: „Jde
Novinky ze světa rychlovlaků
21stoleti.cz
Novinky ze světa rychlovlaků
Na počátku dvacátého století představovaly vlaky nejrychlejší dopravní prostředek na delší vzdálenosti. Dnes je v našich očích nahradila letadla. V celé řadě zemí však stále platí, že pokud člověk chc
ISS: Spadne do Tichého oceánu?
epochaplus.cz
ISS: Spadne do Tichého oceánu?
Jediná trvale obydlená vesmírná stanice, a to od 2. listopadu roku 2000. Našli bychom ji na naší nízké oběžné dráze ve výšce přibližně 400 kilometrů. Ač to tak astronautům ani nepřijde, má rychlost 27 720 kilometrů v hodině a Zemi tak obíhá zhruba v 92minutové periodě.   Standardně je tu 7 lidí, kteří se mění