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
V dnešním městě Tello v jihovýchodním Iráku, kdysi starověké metropoli Girsu, objevili archeologové pozůstatky dvou chrámů, postavených na sobě. Na ruinách sumerského chrámu vyrostl druhý, spojený s mocným makedonským králem Alexandrem Velikým i bájným antickým hrdinou a silákem Herkulem.   Sumerské město Girsu bylo pravděpodobně osídleno už v době 5300 až 4800 let př. n. l., kdy […]
Na první pohled se mohou jevit jako přežitek, který už dávno překonal svou dobu. Opak je pravdou. Přechodové rituály tvoří nedílnou součást našeho života. Znamenají totiž nejen změnu naší společenské definice, ale zejména individuálního chápání sebe sama.   Podrobně se na tento fenomén životních změn zaměřil antropolog a religionista s francouzskými kořeny Arnold Van Gennep […]
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 […]
reklama
Historie
Obětí stalinských čistek byla i křehká baletka
Venku je minus 43 stupňů, ale baletka slavného Kirovova souboru musí tančit. Porce jídla navíc, kterou dostane za představení pro dozorce krutého nápravného lágru, pro ni může znamenat rozdíl mezi životem a smrtí.   V roce 1926 si leningradská umělecká veřejnost vypráví jen o 17leté sólistce věhlasného Kirovova baletního souboru. Nina Alexandrovna Anisimovová (1909–1979) se v průběhu […]
Holubího reka nechali vycpat
Obránci francouzské pevnosti Vaux, střežící přístup k Verdunu, se už dlouho neudrží. „Tohle je naše jediná šance,“ říká velitel a vysílá jejich posledního poštovního holuba s žádostí o pomoc…   Nezbývá než doufat, že holub Vaillant poselství doručí. Od 2. června 1916 Němci útočí na opevnění Vaux, střežící severovýchodní přístup k městu Verdunu. Major Sylvain Eugène Raynal (1867–1939) […]
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 […]
Zajímavosti
Žraloci na kokainu postrachem Floridy
Kauzu drogově závislých žraloků řeší tým odborníků z Floridy. Americký stát totiž funguje jako důležitý uzel pro obchodníky s drogami, zejména kokainem, putujícím do USA z Jižní a Střední Ameriky. A protože ne vždycky probíhá cesta podle plánu, je občas pro pašeráky bezpečnější se nákladu prostě zbavit. Hodit ho do moře.   A spolu s […]
Odkud vzala Evropa své jméno?
Evropa je něco víc než jen geografický útvar. Tento pojem přitom vznikne dříve, než lidé začnou rozlišovat různé části světa na kontinenty.   Starověcí Řekové rozdělují svět do tří hlavních celků: Evropy, Asie a Libye, tedy tehdy známé severní části Afriky. Tyto rozdíly použije antický učenec a „otec kartografie“ Klaudios Ptolemaios (asi 85–168) pro mapu […]
Měsíc: Ráj pro těžaře!
Dlouhou dobu byl Měsíc pro lidstvo jen na míle vzdálenou stříbrnou koulí na obloze. Jenže pak Neil Armstrong 21. července 1969 udělá „malý krok pro člověka, ale velký skok pro lidstvo“ a od té chvíle začne být tato jediná známá přirozená družice Země vcelku lákavou destinací.   K tomu, aby se na Měsíc přestěhoval člověk natrvalo, […]
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 […]
Záhady a napětí
Albrecht z Valdštejna: Zachránce, nebo zrádce?
Albrecht Václav Eusebius z Valdštejna (1583–1634) patří mezi nejkontroverznější postavy českých dějin. Tento cílevědomý muž celý život dychtí po moci a úspěšně vede války, přestože trpí dnou a pravděpodobně i syfilidou. Skutečně jeho kroky řídila zásadním způsobem astrologie?   Valdštejn pochází sice ze starého, avšak nepříliš majetného rodu. Jeho rodina žije na tvrzi v Heřmanicích, […]
Obraz plačící chlapec: Proč nikdy neshoří?
Jako nejprokletější obraz na světě bývá označován Plačící chlapec. Údajně je na něm dítě, jehož rodiče zemřeli při požáru a ono pak proklelo každé místo, kde se nacházelo. Jakékoliv jeho zpodobnění má nosit smůlu a domy, v nichž se obraz objeví údajně často shoří na popel. Podle zpráv hasičů ale samotný obraz neshoří nikdy. Má […]
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. […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Náš Hektor věděl předem, kam udeří blesk
skutecnepribehy.cz
Náš Hektor věděl předem, kam udeří blesk
Mrak na obloze nevypadal nebezpečně. Najednou z něho ale vyšlehl blesk, který zasáhl strom. Kdybychom nedali na našeho psa, byl by s námi asi konec. Ačkoli náš pes byl vzrůstu malého, původu rozmanitého a dobrácké psí duše, byl to pravý hrdina! Byl moc chytrý a statečný, jak mohl mnohokrát za svůj osmnáctiletý život předvést. Nezalekl se ani toulavé kočky,
Mrkvové karbanátky
nejsemsama.cz
Mrkvové karbanátky
Jsou originální alternativou masa. Pokud by vám ale přece jen chybělo, můžete karbanátky zvydatnit přidáním na kousky opečené slaniny. Ingredience na 4 porce: ● 500 g vařené mrkve ● 500 g brambor vařených ve slupce ● 1 lžíce nasekané petrželky ● 4 jarní cibulky ● 1 vejce ● sůl ● pepř ● 3 lžíce strouhanky ● ½ lžičky drceného kmínu ● strouhanka na obalování ● olej na smažení Postup: Brambory oloupejte
Podivuhodné chobotnice:  Hraví, zlomyslní, ale hlavně vysoce inteligentní bezobratlí
21stoleti.cz
Podivuhodné chobotnice: Hraví, zlomyslní, ale hlavně vysoce inteligentní bezobratlí
V životě chobotnice, velmi inteligentního živočicha, nevyhnutelně nastanou chvíle, kdy se nudí. V důsledku toho se zabaví hrou s různými předměty, které bohužel nejsou k snědku anebo jízdou na medúzác
Nová kapitola Narciso Rodriguez
iluxus.cz
Nová kapitola Narciso Rodriguez
Narciso Rodriguez uvádí na trh novou kapitolu ikonické řady for him s vůní for him vetiver musc. Tato elementární a aromatická novinka představuje únik k smyslné harmonii přírody. Vůně for him veti
Hrad Košumberk: Dnes pustý, kdysi výstavný
epochanacestach.cz
Hrad Košumberk: Dnes pustý, kdysi výstavný
Jen pár set metrů nám postačí, abychom se od Chlumku kolem kaple sv. Jana Nepomuckého přesunuli ke zřícenině hradu Košumberk. Dnešní zřícenina pochází z druhé poloviny 13. století, bývala pyšným gotickým hradem a dokonce byla doplněna o renesanční zámek. Košumberk je pustý od konce 18. století a dnes si při jeho návštěvě můžeme projít nejen pozůstatky
Tajemná moc menhirů: Zachraňuje jihočeské Stonehenge životy?
enigmaplus.cz
Tajemná moc menhirů: Zachraňuje jihočeské Stonehenge životy?
Přesný účel prastarých megalitických staveb není dodnes znám. Určité indicie ovšem naznačují, že jim lidé možná už v dávnověku připisovali léčivé účinky. Příznivý vliv na zdraví má údajně i moderní ka
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
Dýňové rizoto se sýrem
tisicereceptu.cz
Dýňové rizoto se sýrem
Dýňové rizoto si bude rozumět i s aromatičtějšími druhy sýrů. Zkuste s modrou plísní nebo kozí. Ingredience 1 hrnek kulatorznné rýže 200 g dýňového pyré 1 lžička kari 1 stroužek česneku 150
Libeček: Chutná, přivolává lásku i zlepšuje zdraví
epochaplus.cz
Libeček: Chutná, přivolává lásku i zlepšuje zdraví
V antice se bez něj neobejdou Řekové ani Římané. Když se pak rozšíří po Evropě, libeček se pěstuje i v klášterních zahradách. Oblíbí si ho nejen léčitelé, ale také kuchaři a v gastronomii si získá stálé místo. A příznivci ezoteriky tvrdí, že vám pomůže do života přivolat lásku a další dobré věci! Mohutné, svěže zelené
Večeře bez masa a rychle
panidomu.cz
Večeře bez masa a rychle
Jde to a uvidíte, že budou i chutné. Někdy stačí opravdu jen pár surovin a můžete vykouzlit opravdovou dobrotu. Sýr pečený v těstě (2 porce) 2 kusy sýra camembert nebo hermelín, 1 balíček listového těsta, 100 g vlašských ořechů, tymián, rozmarýn, sůl, pepř mletý, 1 cibule, máslo, 12 čerstvých žampionů, smetana ke šlehání, vejce na
Zradily sv. Martina husy?
historyplus.cz
Zradily sv. Martina husy?
Muž v jednoduché mnišské kutně vleze do hospodářského stavení plného opeřenců. „Snad mne tady nenajdou,“ přemítá, když zdáli slyší procesí lidí, kteří po něm pátrají. Záhy zvuky přehluší kejhání ptáků, mezi nimiž se ukryl.   „Budeš vojákem,“ dozví se od svého otce Martin Tourský (asi 316–397). Sám válečník chce synovi zajistit dobrou budoucnost. Z chlapce,
Odpustila žena Gránskému milenku?
nasehvezdy.cz
Odpustila žena Gránskému milenku?
Herec ze seriálu ZOO David Gránský (32) má už dlouhé roky pověst svůdníka. A to i přesto, že je několik let ženatý a má doma manželku Nikolu Gránskou (30). Ta by pro svého manžela  udělala první pos