Pengertian Biologi sintetis dan tujuannya

Dalam teks ini, saya akan menjelaskan apa itu biologi sintetis, aplikasinya, contoh-contoh, kemungkinan-kemungkinannya dan apa implikasinya bagi masyarakat kita.

Biologi sintetis menerapkan prinsip-prinsip rekayasa genetika untuk memprogram ulang atau bahkan menciptakan makhluk hidup baru.

Ini adalah bidang interdisipliner baru yang melibatkan penerapan prinsip-prinsip kimia, biofisika, dan bahkan teknik untuk biologi.

Ini bertujuan untuk mendesain (kembali) dan membuat komponen dan sistem biologis yang belum ada di alam.

Biologi sintetis menggabungkan sintesis kimiawi DNA dengan pengetahuan genomik yang berkembang untuk memungkinkan para peneliti dengan cepat menghasilkan urutan DNA yang dikatalogkan dan merakitnya menjadi genom baru.

Peningkatan dalam produksi dan biaya sintesis DNA memungkinkan para ilmuwan untuk merancang dan mensintesis kromosom bakteri yang dimodifikasi yang dapat digunakan dalam produksi biofuel lanjutan, produk bio, bahan kimia terbarukan, bahan kimia khusus berbasis bio (zat antara farmasi, bahan kimia halus, bahan makanan), dan di bidang kesehatan juga.

Pengertian

Biologi sintetis adalah desain dan konstruksi entitas biologis baru, seperti enzim, sirkuit dan sel genetik, atau desain ulang sistem biologis yang ada.

Biologi sintetis didasarkan pada kemajuan dalam biologi molekuler, seluler, dan sistem serta berupaya mengubah biologi dengan cara yang sama seperti sintesis mengubah kimia dan desain sirkuit terintegrasi dengan mengubah komputasi.

Unsur yang membedakan biologi sintetis dari biologi molekuler dan seluler tradisional adalah fokus pada desain dan konstruksi komponen sentral (bagian dari enzim, sirkuit genetik, jalur metabolisme, dll.) Yang dapat dimodelkan, dipahami dan disesuaikan untuk memenuhi kinerja spesifik.

Sama seperti para insinyur sekarang merancang sirkuit terintegrasi berdasarkan sifat fisik material yang diketahui dan membuat sirkuit fungsional dan seluruh prosesor (dengan keandalan yang relatif tinggi), ahli biologi sintetis akan segera merancang dan membangun sistem biologis yang dirancang.

Tidak seperti banyak bidang teknik lainnya, biologi sangat nonlinier dan kurang dapat diprediksi, dan hanya ada sedikit pengetahuan tentang bagian-bagian dan bagaimana mereka berinteraksi.

Dengan demikian, detail fisik biologi alam yang mengesankan (urutan gen, sifat protein, sistem biologi) harus diatur dan dirumuskan kembali melalui seperangkat aturan desain yang menyembunyikan informasi dan mengelola kompleksitas, memungkinkan rekayasa sistem biologis terintegrasi dari banyak komponen.

Hanya jika ini tercapai maka proyek berskala signifikan dimungkinkan.

Bagaimana ide biologi sintetis muncul?

Biologi sintetis muncul dari empat agenda intelektual yang berbeda.

Yang pertama adalah gagasan ilmiah bahwa tes pemahaman praktis adalah kemampuan merekonstruksi sistem fungsional dari bagian dasarnya.

Menggunakan biologi sintetis, para ilmuwan menguji model bagaimana biologi bekerja dengan membangun sistem berbasis model dan mengukur perbedaan antara ekspektasi dan observasi.

Kedua, muncul gagasan bahwa, bagi sebagian orang, biologi merupakan perpanjangan dari kimia dan, oleh karena itu, biologi sintetis merupakan perpanjangan dari kimia sintetis.

Upaya untuk memanipulasi sistem kehidupan pada tingkat molekuler cenderung mengarah pada pemahaman yang lebih baik dan jenis baru komponen dan sistem biologis.

Ketiga, ini adalah konsep bahwa sistem kehidupan alami telah berevolusi untuk terus ada, bukannya dioptimalkan untuk pemahaman dan niat manusia.

Dengan secara hati-hati mengembangkan kembali sistem kehidupan alami, adalah mungkin untuk secara bersamaan menguji pemahaman kita saat ini dan memungkinkan untuk menerapkan sistem yang dirancang yang lebih mudah untuk dipelajari dan berinteraksi.

Keempat, muncul gagasan bahwa biologi dapat digunakan sebagai teknologi dan bahwa bioteknologi dapat didefinisikan ulang secara luas untuk memasukkan rekayasa sistem biologi terintegrasi untuk keperluan pemrosesan informasi, produksi energi, pembuatan bahan kimia dan pembuatan bahan kimia. bahan.

Meskipun kemunculan disiplin biologi sintetis dimotivasi oleh agenda-agenda ini, kemajuan menuju biologi sintetis hanya dapat dilakukan dengan munculnya dua teknologi fundamental terkini, sekuensing dan sintesis DNA.

Pengurutan telah meningkatkan pemahaman kita tentang komponen dan organisasi sistem biologis alami, dan sintesis telah memberikan kemampuan untuk memulai pengujian desain untuk bagian dan sistem biologis sintetis baru.

Sementara contoh-contoh ini secara individual menunjukkan potensi luar biasa dari biologi sintetis, mereka juga menggambarkan bahwa banyak tantangan ilmiah dan teknik mendasar harus diselesaikan untuk membuat teknik biologi rutin.

Kemajuan dalam tantangan mendasar ini membutuhkan kerja banyak peneliti melalui upaya internasional yang terkoordinasi dan konstruktif.

Apa perbedaan antara Biologi Sintetis dan Biologi Sistem? Bagaimana rekayasa genetika cocok?

Biologi sistem mempelajari sistem biologi alami yang kompleks sebagai rangkaian terintegrasi, menggunakan alat pemodelan, simulasi dan perbandingan untuk bereksperimen.

Biologi sintetik mempelajari bagaimana membangun sistem biologi buatan, menggunakan banyak alat dan teknik eksperimental yang sama.

Fokusnya sering kali pada pengambilan bagian dari sistem biologis alami, mengkarakterisasi dan menyederhanakannya, dan menggunakannya sebagai komponen dari sistem biologis yang dirancang.

Rekayasa genetika biasanya melibatkan transfer gen individu dari satu mikroba atau sel ke yang lain.

Biologi sintetik menyediakan perakitan genom mikroba baru dari satu set bagian genetik standar yang kemudian dimasukkan ke dalam mikroba atau sel.

Apa tujuan biologi sintetis?

Ahli biologi sintetis sedang bekerja untuk mengembangkan:

  • Bagian biologis terstandardisasi – identifikasi dan katalog bagian genom terstandardisasi yang dapat digunakan (dan disintesis dengan cepat) untuk membangun sistem biologis baru,
  • Desain protein terapan – mendesain ulang bagian biologis yang ada dan memperluas jangkauan fungsi protein alami ke proses baru,
  • Sintesis produk alami – mikroba yang dirancang untuk menghasilkan semua enzim dan fungsi biologis yang diperlukan untuk melakukan produksi multi-langkah produk alami yang kompleks,
  • Genomik sintetis – merancang dan membangun genom ‘sederhana’ untuk bakteri alami.

Bagaimana bioteknologi industri cocok satu sama lain?

Bioteknologi industri menyediakan alat untuk meningkatkan mekanisme alami dari proses biologis untuk menghasilkan enzim, bahan kimia, polimer, atau bahkan produk secara efisien untuk penggunaan sehari-hari, seperti vitamin dan bahan bakar.

Ilmuwan telah mempelajari genom mikroba untuk mengidentifikasi proses biologis yang dapat menggantikan reaksi kimia untuk menghasilkan produk baru, operasi manufaktur yang lebih bersih dan mengurangi jumlah langkah produksi.

Misalnya, dengan memanfaatkan kekuatan alami enzim atau seluruh sistem seluler, dan menggunakan gula sebagai bahan mentah untuk produk manufaktur, perusahaan bioteknologi industri dapat bekerja dengan alam untuk membantu kita beralih dari ekonomi berbasis minyak ke ekonomi berbasis minyak. sebuah “bio-base”. ”

Inovasi dalam bioteknologi industri bersaing dengan sukses dan menggantikan proses manufaktur petrokimia tradisional.

Perusahaan yang mengadopsi bioteknologi industri menemukan bahwa mereka dapat memangkas biaya, mengurangi polusi dan jejak karbon, dan meningkatkan keuntungan.

Ilmuwan dan perusahaan bioteknologi industri telah menggunakan bentuk biologi sintetik selama bertahun-tahun, termasuk penyambungan gen, rekayasa metabolik, dan evolusi terarah.

Mikroorganisme yang dirancang digunakan dalam tong fermentasi tertutup untuk menghasilkan produk akhir yang diinginkan. Mikroorganisme yang ditingkatkan secara genetik (GEM) diatur oleh Toxic Substances Control Act.

Beberapa kemajuan dalam bioteknologi sintetis?

Tahun 1970-an dan 1980-an melihat munculnya rekayasa genetika untuk tujuan lingkungan, seperti bioremediasi.

Bakteri yang mampu mencerna komponen minyak telah dikembangkan. Faktanya, paten bioteknologi pertama ditujukan untuk organisme mikro untuk membersihkan tumpahan minyak.

Pada tahun 2003, ilmuwan dari J. Craig Venter Institute (JCVI) dipimpin oleh Drs. Smith, Hutchinson dan Venter, membangun kromosom PhiX174 yang sepenuhnya sintetis secara in vitro hanya dalam 14 hari dan mempublikasikan hasil mereka dalam Proceedings of National Academy of Sciences.



Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *