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
Spánek je součástí našeho života. Obnovuje tělo i mysl, pomáhá ukládat vzpomínky a udržovat energii. Vědci dnes zkoumají i jednu z nejzajímavějších myšlenek: čištění mozku od toxinů během spánku. Mluvilo se o tom, že mozek v noci „vyplavuje“ odpadní látky, ale nejnovější výzkumy naznačují, že to může být mnohem složitější.   V roce 2012 objevili […]
Mozek epileptika někdy připomíná burzu těsně před krachem. Na první pohled se zdá, že se nic zvláštního neděje. Čísla běží, grafy kolísají, nervové buňky si vyměňují signály v přesně daném rytmu. Jenže pod povrchem se hromadí napětí. Malé výkyvy, které běžný mozek bez potíží ustojí, se postupně sčítají. A pak stačí drobný impuls jako stres, […]
Dvoulitrové srdce s výkonem 204 koní, sebevědomý design a spotřeba, která je tak trochu mañana. Nová Cupra Terramar přichází jako větší a vyzrálejší sourozenec úspěšného Formentoru. Působí drsně jako španělský rarach, ale když přijde na každodenní režim, umí být překvapivě střídmá. Tohle SUV má charisma, výkon i rozum. Terramar je přesně tím autem, které dává […]
Staré stromy, zejména duby, jsou klíčem k zachování přírodní rozmanitosti našich lesů. Poskytují totiž útočiště tisícům vzácných a ohrožených druhů. Právě na jednom z takových stromů se po více než 100 letech podařilo vědcům objevit lesknáčka dubového, jednoho z nejvzácnějších evropských brouků.   Dosud byl  znám z několika ojedinělých, převážně historických nálezů z jižní a […]
reklama
Historie
Jezdili středověcí havíři do štol na pytlích?
Někdy kolem roku 1290 jsou v oblasti dnešní Kutné Hory otevřeny bohaté stříbrné žíly. Rázem se sem sjíždějí lidé ze všech koutů království i z ciziny. Doboví kronikáři hovoří až o 100 000 příchozích, dnešní historikové jsou opatrnější a uvádějí 10 000. Mezi nimi je hodně zkušených havířů.   V počátcích těžby stříbra v Kutné […]
Dlouhá jízda: Barokní unikát lemují 7,5 metru vysoké zdi
Zámek v Děčíně jim patřil přes 300 let. Thun-Hohensteinové původem z jižního Tyrolska mu vtiskli současnou podobu, a to dvěma zásadními přestavbami. Při té první k zámeckému areálu vybudovali novou přístupovou cestu, která je zcela ojedinělou barokní stavbou svého druhu v Čechách.   Na dvoře císaře Leopolda I. (1640–1705) si v průběhu let vydobyl pevné […]
Vyvíjel Bell telefon s uchem mrtvoly?
„Pane Watsone, přijďte sem, prosím,“ telefonuje šéf svému asistentovi do vedlejší místnosti. Na první pohled na tomto hovoru není nic výjimečného. Až na to, že je to úplně první telefonní hovor historie.   Rodák ze skotského Edinburghu Alexander Graham Bell (1847–1922) má mnoho zájmů. Hraje na klavír, studuje jazyky, ale především ho fascinuje věda. Okouzlí […]
Výletní místo se změnilo v tábor smrti
Bělehrad prochází ve 30. letech minulého století výraznou architektonickou proměnou. Jedním ze symbolů modernizace hlavního města tehdejšího Království Jugoslávie má být průmyslové výstaviště Staro Sajmište.   Rozlehlý areál u řeky Sávy je otevřen v září 1937. Podívat se do něj přijdou davy lidí, které mohou obdivovat nazdobené výstavní pavilony či centrální věž s televizním vysílačem. […]
Zajímavosti
Chiang Rai: Oáza plná chrámů
Město v severním cípu Thajska okouzlí na první pohled. Jeho architektonické skvosty, každý s jedinečnou barvou, příběhem a atmosférou, vás zcela pohltí.   Bílý chrám, thajsky Wat Rong Khun, působí jako by byl postavený z porcelánu. Jeho autorem je thajský umělec Chalermchai Kositpipat (*1955). Stavba začala v 90. letech a stále není zcela dokončená. Všechno […]
Tělo zemře, zuby zůstávají: Co nám mohou prozradit!
Po mnoha tvorech, kteří běhali po Zemi před miliony lety, nám zbyl jediný důkaz. Zub! Zuby jsou také často to nejzachovalejší, co najdeme v lidských hrobech z pravěku či starověku. Proč to tak je? A jak toho využít?   Na první pohled se může zdát, že zuby vůbec odolné nejsou. Stačí chvíli nedodržovat základní návyky… […]
Černá skříňka: Co se nahrává v kokpitu?
Je to nenápadná, ale důležitá součást letadla. I když se jí říká černá, ve skutečnosti má tato „skříňka“ úplně jinou barvu. Proč?   Pokud bychom chtěli zjistit, proč se letovému záznamníku říká „černá skříňka“, musíme se vrátit do 30. let minulého století. Tehdy totiž francouzský inženýr François Hussenot (1912–1951) navrhne záznamník vybavený senzory, který zapisuje […]
Tisíciletý smích: Antika plná vtipů
Dávní Řekové sice milují filozofii a hluboké myšlenky, ale také se rádi zasmějí. Dobře dochovaná (a známá) sbírka vtipů totiž pochází z Řecka ze 4. nebo 5. století, tedy z konce starověku, a nese název Filogelos (Milovník smíchu).   Najdeme v ní 265 vtipů různého zaměření a námětů, kde často vystupuje postava scholastika. Někteří badatelé […]
Záhady a napětí
Ovládal tajuplný Cagliostro skutečnou magii?
Je považován za podvodníka, šarlatána a manipulátora. Zároveň je uctíván jako zasvěcenec, mág a nositel prastarého vědění. Sicilan Alessandro Cagliostro patří k záhadným postavám dějin. Čím víc se jej historici snaží zařadit, tím méně se to daří. A čím důrazněji jej oficiální prameny odsuzují, tím vytrvaleji jej esoterické kruhy brání. Kdo tedy je muž známý […]
Záhada prokletého automobilu Phaeton: Proč svým majitelům přinášel smrt?
Automobil Phaeton, do kterého 28. června 1914 usedli následník trůnu František Ferdinand d’Este a jeho manželka Žofie, se stal svědkem jedné z nejtragičtějších událostí 20. století. Kulky, které zasáhly jeho karoserii, změnily historii světa – vedly k první světové válce. A kolem vozu se od té doby šíří temné příběhy o záhadných nehodách a úmrtích jeho […]
Mystický pelyněk chrání, věští a odemyká tajemství
Hořká vůně, stříbrné listy a pověst byliny, která stojí na hranici mezi světy. Pelyněk provází lidstvo od antiky. Slouží jako ochranný talisman, nástroj věštců i brána do neviditelných rovin reality. Je zasvěcen bohyni Artemis, spojován s Lunou a používá se při rituálech očisty, vyvolávání vizí i k posilování intuice.   Co mají společného nizozemský malíř […]
Případ Brunovce: Útočila v obci neviditelná síla?
V tichém domě se ozvalo krátké klepání, jako by někdo neviditelný zkoušel pevnost stěn. Lampa na stole se zachvěla a židle v sousedním pokoji se bez varování převrátila. Domácí pán si právě s úlekem uvědomil, že ve svém bytě není sám – a že to, co se právě probudilo, nepatří do jeho každodenního světa. V […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Roboti součástí našich všedních životů? Jak se k tomu staví Češi?
21stoleti.cz
Roboti součástí našich všedních životů? Jak se k tomu staví Češi?
Může třeba nadávkovat léky nebo monitorovat stav člověka, stiženého vážným chronickým onemocněním. Když na to přijde, klidně si „poklábosí“ s osamělým seniorem. Je to ale něco, co jsou Češi ochotni př
Románek Novákové s trenérem?
nasehvezdy.cz
Románek Novákové s trenérem?
Zatímco muž Sandry Novákové (43) prý rád tráví čas u dobrého jídla nebo na gauči, herečka ze seriálu Ulice se rozhodla na sobě makat. Každou volnou chvíli je teď v posilovně, ale jen kvůli hezké p
Mozek ve spánku uklízí sám sebe: Jak funguje glymfatický systém?
epochaplus.cz
Mozek ve spánku uklízí sám sebe: Jak funguje glymfatický systém?
Když večer usínáme, máme pocit, že tělo jednoduše vypíná. Ve skutečnosti se ale v mozku rozbíhá důležitá noční směna. Zatímco vědomí odpočívá, speciální systém začíná odplavovat odpadní látky, které se během dne nahromadily mezi neurony. Vědci ho nazývají glymfatický systém a bez něj by se mozek postupně doslova zanášel. Během dne mozek pracuje naplno. Nervové
Teror na Istrii: Pronásledoval vesničany upír?
enigmaplus.cz
Teror na Istrii: Pronásledoval vesničany upír?
Vesnice se topí ve tmě. Za zavřenými okenicemi hoří svíčky a lidé se modlí, aby celá ta hrůza už jednou provždy skončila. Někde tam venku je přízrak. Nikdo si nemůže být jistý životem. Kdysi to byl mi
Jarní alergie pod kontrolou
nejsemsama.cz
Jarní alergie pod kontrolou
Jaro sice všichni vítají, ale pro mnohé to znamená začátek úmorného kýchání, slzení a únavy. Začíná sezona jarních alergií. Díky našim postupům ji ale můžete pořádně zkrotit, a někdy také zastavit. Stromy už začaly kvést, určitě už lísky a břízy. Do vzduchu se uvolňují miliony pylových zrn, a bude hůř. Imunitní systém alergika na ně ale reaguje přehnaně a spouští zánětlivou reakci. Výsledkem
Byla jsem až příliš nesmělá
skutecnepribehy.cz
Byla jsem až příliš nesmělá
Do nového kolegy v práci jsem se zakoukala hned první den. Jenže jsem ve vztazích neuměla chodit a bála jsem se ho oslovit… S Danou jsme byly zaměstnané v účtárně jednoho velkého výrobního podniku. Měly jsme dost rozdílnou povahu. Dana žila poměrně pestrým osobním životem a střídala muže v dost rychlém tempu, já jsem byla, co se týkalo navazování známostí, nerozhodná
Honil Platon studenty na přednášky pískáním?
historyplus.cz
Honil Platon studenty na přednášky pískáním?
„Zase pozdě,“ povzdechne si Platon a lehce protočí oči v sloup. Vidí, jak se další ze studentů trousí na jeho přednášku a zdánlivě nenápadně přisedne k hloučku ostatních. „Co jsem to jen chtěl říct?“ zamyslí se filozof. Konečně znovu naváže nit předchozího vyprávění. Každé vyrušení ho hrozně obtěžuje…   Student Alexios se líně protáhne. Sluníčko
Bramboračka podle babičky
tisicereceptu.cz
Bramboračka podle babičky
Co rychle uvařit chutného, protože jsme zapomněli nakoupit? Ideální je bramborová polévka. Infredience 8 brambor 1 mrkev 1 menší petržel 1 cibule ¼ celeru 4 stroužky česneku hrst sušených
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
Oslava ženskosti v podání nové vůně Feragamo
iluxus.cz
Oslava ženskosti v podání nové vůně Feragamo
Úžasnou kolekci vůní Signorina doplňuje nový parfém, Signorina Romantica. Snoubí se v ní okouzlující italská elegance s odstíny růžové barvy, která ztělesňuje novou generaci která, si umí vychutnávat
Když mráz tvoří umění: Ledové štoly v Jáchymově
epochanacestach.cz
Když mráz tvoří umění: Ledové štoly v Jáchymově
V hlubinách jáchymovských dolů vzniká každou zimu neobyčejná podívaná. Mrazivý vzduch a kapající voda zde vytvářejí fascinující ledové útvary připomínající křišťálové sochy. Toto jedinečné „ledové království“ však s příchodem jara rychle mizí – a zůstávají po něm jen fotografie a vzpomínky. Zima dokáže v přírodě vytvářet neuvěřitelné scenérie – a někdy k tomu nepotřebuje ani
Aby při spaní nezlobilo…
panidomu.cz
Aby při spaní nezlobilo…
Jak vybrat správné prostěradlo, z jakého materiálu, má být samoupínací, nebo klasické? A jakou velikost zvolit?   Kvalitu spánku neovlivňuje jen postel a matrace, důležitý je i správný výběr prostěradla. Až si ho půjdete koupit, zaměřte se na čtyři důležité aspekty, podle kterých vybírejte.   Způsob uchycení * Napínací prostěradla: Jsou pohodlná, snadno se s
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