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
Nepoužívané smartphony mohou pomoci snížit množství elektroodpadu i těžbu vzácných kovů…V rámci Mezinárodního dne elektroodpadu na tento aspekt upozorňuje studie Fraunhofer Austria a ukazuje, že jen v českých domácnostech leží 11,3 milionu starých smartphonů plných cenných surovin.   V Evropě se nachází až 642 milionů nevyužívaných smartphonů, z nichž 211 milionů by se po repasování […]
Když vinař vylisuje poslední kapku moštu, zůstane mu hromada zbytků – slupky, semena, stopky. Pro většinu lidí bezcenný odpad, pro vědce z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu (CARC) ale hotový poklad. Z matoliny, jak se této směsi říká, se totiž může stát surovina, která najde cestu do pekáren, kosmetických salónů i do průmyslových dílen. […]
Zápisy do prvních tříd budou nově už od poloviny ledna, tedy zhruba o tři měsíce dříve než v posledních letech. Odborníci si od změny slibují, že se podaří dříve podchytit případné problémy, které děti mohou mít. Rodiče tak s dětmi budou mít více času případné nedostatky dohnat.   Podle lékařky a autorky vzdělávacích knih Jany […]
Středomoří, které je pro většinu Čechů symbolem léta s vyprahlou krajinou, ve skutečnosti skrývá jedno z největších světových přírodních bohatství. Právě zde se nachází domov desítek tisíc rostlinných i živočišných druhů, z nichž mnohé nežijí nikde jinde na světě.   A přestože se traduje, že původním stavem středomořské krajiny byly husté lesy, nová, mimořádně rozsáhlá […]
reklama
Historie
Zbláznil se Josef Václav Sládek po smrti ženy?
Postel je zbrocená krví. „Zavolej lékaře, něco je špatně,“ naléhá mladičká Emílie na manžela Josefa. Ten ji chytne za ruku a utře jí pot z čela. „Neboj se,“ zašeptá. „Maminka taky rodila dlouhé dva dny. A nakonec všechno dobře dopadlo.“   Budoucí literát Josef Václav Sládek (1845–1912) se narodil ve Zbirohu jako nejstarší z pěti dětí do […]
Sikorsky splnil lidem sen o létajícím koberci
I když jeho otec je lékař a psycholog a medicínu absolvuje také jeho matka, od malička je snem kyjevského rodáka Igora Sikorského letectví.   Ve 14 letech k němu doputuje zpráva o tom, jak bratři Wrightové v Americe uskutečnili svůj průkopnický let. „Tohle bude moje budoucnost,“ rozhoduje se definitivně. Po studiích námořní akademie a strojní fakulty […]
Ničil fanatický kazatel Savonarola krásu?
V klášteře San Marco ve Florencii se mačká dav věřících. Fascinovaně přitom hledí na pohublého kněze na kazatelně. „Čiňte pokání za své hříchy, za hanebný a příliš světský způsob života,“ hřímá Savonarola.   Stroze zařízenou místností se rozléhají slova modlitby. Dominikánský kněz Girolamo Savonarola (1452–1498) klečí na zemi, ruce má sepnuté a oči obrácené v sloup. […]
Luxusní šperk: Pomander voněl, chránil i koketoval
„Libra růžových květů se na noc nechá namočit ve vodě z jeleního pižma,“ začíná slavný francouzský lékař Nostradamus svůj recept na unikátní vonnou směs…Tou se pak naplní pomander, luxusní šperk, který evropskou šlechtu provází po celá staletí.   Zkušený zlatnický mistr se sklání nad svým dílem. Z kousků zlata a stříbra nejprve tvaruje dvě perforované […]
Zajímavosti
Kde leží Nulový ostrov?
Kde se nachází začátek Země? Ač se zdá otázka nesmyslná, odpověď je logická. Tam, kde je naprostá nula. Tedy v místě, kde se protíná nultý poledník s rovníkem! A co tam leží? Přeci Nulový ostrov!   Najděte si to magické místo na mapě. Nula stupňů zeměpisné šířky, nula stupňů zeměpisné délky. Když ale přesně do […]
Neandertálci: Co přispěje k jejich konci?
V létě roku 1856 objeví dělníci z lomu v jeskyni Kleine Feldhofer Grotte v Německu části lidské kostry i podivně vypadající lebku. Tehdy ještě netuší, že jde o naše blízké příbuzné, kteří vyhynuli před asi 40 000 lety. Teď už o nich víme hodně. Ale jedna otázka zůstává: co stojí za jejich zánikem?   Neandertálci […]
Tamarín: Extravagantní primát s dvojčaty na zádech
Velikostí připomínají veverku, bez ocasu může mít 18 až 30 centimetrů, ze zoologického hlediska ale náleží mezi primáty. Po naší planetě běhají dvě desítky různých druhů tamarínů a nad některými zůstává rozum stát.   Trvalé bydliště? Oblast Střední Ameriky až po její jižní kolegyni. Mrštným živočichům svědčí zejména severozápadní Kolumbie a povodí Amazonky. Tamaríni totiž […]
Tajemné příběhy z Černobylu: Varoval před tragédií záhadný tvor?
Příběh havárie v černobylské jaderné elektrárně z noci na 26. dubna 1986 je dobře známý. Při pokusu na 4. reaktoru dojde k jeho přehřátí a následnému výbuchu, který zamoří ovzduší velkým množstvím radioaktivních látek. Ale okolo této události se posléze vytvoří řada legend. Mimořádně děsivá je třeba ta o záhadné bytosti, která dostane jméno Černobylský […]
Záhady a napětí
Případ Mariana Rajchela: Dostával zprávy od démona?
„Ona z toho pekla nevyjde. Je moje. Každý, kdo se za ni bude modlit, zemře.“ Taková slova údajně v roce 2014 obdrží polský kněz Marian Rajchel (?–2021) od jakéhosi démona. Ne ale někde v temné kryptě při seanci nebo ve zlém snu, ale přes mobilní telefon! Přijdou prý skrze dívku, kterou se neúspěšně snaží zbavit posedlosti. Začala s ním […]
Prokletý velmož Půta Švihovský: Proč se jeho duch vracel z hrobu?
Vzdělaný a zcestovalý šlechtic, nejvyšší zemský sudí, ale také krutý a obávaný pán. Údajně neváhal upálit řemeslníky, zazdít nenasytného mnicha a kohokoli vsadit do žaláře. Podle pověstí ho nakonec odnesl čert přímo z ložnice a dodnes jeho duše bloudí po hradních chodbách. Opravdu si takový konec zasloužil?   Půta Švihovský z Rýzmberka (1450–1504) nebyl jen dalším středověkým […]
Dům oběšených panenek: Záhadná expozice, která má šokovat?
Na první pohled klidná zahrada v malé vsi na Vysočině se mění v děsivou galerii. Mezi větvemi stromů se houpou desítky oběšených panenek, některé bez končetin, jiné s rozbitými tvářemi. Není divu, že tohle místo vyvolává otázky: jde o bizarní umělecký záměr, osobní démony majitele, nebo snad temné varování?   Dům, který stojí na okraji […]
Obývá nejděsivější bažiny světa přízrak smrti?
Na jihu Konga se rozprostírá bažinatý labyrint, kam se bojí vstoupit i místní průvodci. Místo obestírá pověst o duších mrtvých, ale také o tvorovi jménem kongamato, jehož jméno se překládá jako přízrak smrti. Co se skrývá v těchto tlejících mokřadech, jen přírodní hrozby, nebo skutečné setkání s nadpřirozenem?   Dusivá vlhkost se snáší na cestovatele, […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Květáková polévka se sýrovými nočky
tisicereceptu.cz
Květáková polévka se sýrovými nočky
Ozvláštněte klasickou květákovku sýrovými nočky! Ingredience 1 květák 80 g másla 2 brambory pažitka 1 l kuřecího vývaru sůl a čerstvě mletý pepř špetka muškátového oříšku 200 ml smetany 1
Vzácný dar, který vyhlazuje vrásky
nejsemsama.cz
Vzácný dar, který vyhlazuje vrásky
Ano, je to spánek. S přibývajícím věkem se ale mění. Bývá lehčí, kratší a častěji přerušovaný. Přitom právě kvalitní spánek je jedním z nejsilnějších léků proti stárnutí. Jak si ho znovu dopřát? Hormony, stres, bolesti kloubů, noční pocení nebo hlava plná starostí – to vše dokáže zhatit každou noc. Po menopauze přirozeně klesá hladina estrogenu a melatoninu, hormonů, které pomáhají
Nález v parku všechny potěšil
skutecnepribehy.cz
Nález v parku všechny potěšil
V nouzi nejvyšší je pomoc boha nejbližší. Myslím, že na této větě je mnoho pravdivého. Na Štědrý den jsme dostali dárek shůry za dobrý skutek. Prožila jsem už mnoho Štědrých dnů, nikdy se nám ale nestal takový zázrak, jako kdysi, když byly naše děti malé. Byly to naše nejchudší Vánoce. Já byla na mateřské s mladším synkem
Co ukrývá tajuplná Rolava?
enigmaplus.cz
Co ukrývá tajuplná Rolava?
Tajemné trosky mezi krušnohorskými rašeliništi Památky po zaniklých civilizacích jsou vždy vzrušující, i když žít byste v nich určitě nechtěli. Svým způsobem takovou cizí "civilizací" bylo i období na
Nečekané zajímavosti z rostlinné říše: Ulity plžů, pavouci i včely se řídí Fibonacciho kódem
epochaplus.cz
Nečekané zajímavosti z rostlinné říše: Ulity plžů, pavouci i včely se řídí Fibonacciho kódem
Podobně jako rostlinná říše, i ta živočišná se řídí Fibonacciho kódem. Fibonacciho čísla jsou číselná řada, kde každé číslo je součtem dvou předchozích: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34. Ulity plžů, například u druhu loděnky Nautilus pompilius, vykazovaly logaritmickou spirálu, která se často přibližovala Fibonacciho poměrům.   Rozměry ulity souvisí se
Čeští vědci studovali, jak buňky uklízejí po alkoholu a jak to souvisí s rakovinou
21stoleti.cz
Čeští vědci studovali, jak buňky uklízejí po alkoholu a jak to souvisí s rakovinou
Alkohol škodí zdraví - to je známá věc. Při metabolickém procesu v játrech z něj vzniká acetaldehyd. O něm se dá říct ledacos, ale určitě ne to, že je nám prospěšný. Koneckonců jde o toxickou látku. T
Po rozchodu s Bočkovou opět láska jako trám?
nasehvezdy.cz
Po rozchodu s Bočkovou opět láska jako trám?
Všechno je jinak? Ještě letos v srpnu herec z kriminálky Mladá krev Vojtěch Vondráček (31) se smutkem oznamoval, že se rozchází s přítelkyní, kolegyní ze seriálu Barborou Bočkovou (36). Kvůli tomu
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
Stoka Krčínka: Šlo kvůli ní slavnému rybníkáři o život?
historyplus.cz
Stoka Krčínka: Šlo kvůli ní slavnému rybníkáři o život?
Radními z jihočeských Netolic cloumá nevýslovná zlost. Na jméno nemohou přijít Jakubu Krčínovi. „Určitě je ve spojení s ďáblem,“ říká nakvašeně jeden z nich. „Kudy chodí jeho strakatý pes, tudy kope stoky,“ dodává druhý. Jablkem sváru je kanál, který Krčín vybudoval nedaleko jejich obce… Hosté, které Vilém z Rožmberka (1535–1592) pozval na zámeček Kratochvíle, jsou jako u
Robustní sportovní regulátor Alpina s výraznou luminiscenční plochou
iluxus.cz
Robustní sportovní regulátor Alpina s výraznou luminiscenční plochou
Značka Alpina nepolevuje ve své touze doprovázet všechny milovníky lyžování, a tak jako partner Freeride World Tour prezentuje své klíčové modely právě na zimu. Hodinky Alpiner Extreme Regulator Au
Z vlastnoručního etažéru a malované dózy bude cukroví chutnat ještě lépe
panidomu.cz
Z vlastnoručního etažéru a malované dózy bude cukroví chutnat ještě lépe
Na štědrovečerní tabuli se bude dřevěný etažér vyjímat lépe než cukroví naskládané na talíři. Zkuste si ho letos vyrobit. Křehké druhy cukroví můžete do té doby uložit v plechových dózách, které pomalujete vánočními motivy. Dóza na cukroví Vlastnoručně zdobená dóza s domácím cukrovím může posloužit i jako pěkný dárek.   Budete potřebovat: * plechové dózy * vodou
Vánoce, které vás překvapí
epochanacestach.cz
Vánoce, které vás překvapí
Kde jsou nejlepší Vánoce? Než odpovíte logicky, že doma, zkuste si přečíst, jak to na Ježíška vypadá po světě. Zázrak Vánoc stojí za to zažít kdekoli. Ať se tam zpívá Tichá noc, nebo Narodil se Kristus Pán… Kanada Ještě před Štědrým dnem pořádají Kanaďané pečicí večírky, kdy příchozí pečou vánoční koláčky „cookies“ dle vlastního receptu. Chodí tu Santa
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz