بیوتکنولوژی

در مطلب قبلی در رابطه با شیمی سبز صحبت کردیم و در این مطلب از دایا اکسیر که فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی را انجام میدهد، می خواهیم به بررسی بیوتکنولوژی و کاربردهای آن بپردازیم.

بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی استفاده از سیستم های بیولوژیکی موجودات یا استفاده از خود موجودات زنده برای ایجاد پیشرفت های تکنولوژیکی است که کاربرد آنها در زمینه های مختلف کشاورزی تا پزشکی میباشد.
کاربرد بیوتکنولوژی در توسعه ابزارهای کوچک و شیمیایی، بسیار حیاتی است، زیرا بسیاری از ابزارهای مورد استفاده در بیوتکنولوژی در سطح سلولی است.

از جمله کاربردهای مهم بیوتکنولوژی در صنایع غذایی میباشد. ما بیش از ۶۰۰۰ سال است که از فرآیندهای بیولوژیکی میکروارگانیسم ها برای تولید محصولات غذایی مفید مانند نان و پنیر و حفظ محصولات لبنی استفاده کرده ایم.

شاخه های بیوتکنولوژی

 

۱. بیوتکنولوژی پزشکی

بیوتکنولوژی پزشکی استفاده از سلول‌های زنده و سایر مواد سلولی برای بهبود سلامت انسان است که در درجه اول، برای یافتن راه های درمان بیماری ها و پیشگیری از آن استفاده می شود.
این علم شامل تحقیق و یافتن راه‌های کارآمدتر برای حفظ سلامت انسان و درک عوامل بیماری‌زا است.

 

از این تکنیک برای تولید داروها و همچنین سایر مواد شیمیایی برای مبارزه با بیماری ها استفاده می شود. مطالعه DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) برای آشنایی با نحوه دستکاری ساختار ژنتیکی سلول ها برای افزایش تولید ویژگی های مهم ومفید برای انسان می باشد، مانند تولید انسولین. این علم معمولاً منجر به توسعه داروها و درمان‌های جدید می‌شود.

نمونه هایی از بیوتکنولوژی پزشکی

واکسن ها
واکسن ها مواد شیمیایی هستند که سیستم ایمنی بدن را تحریک می کنند تا با عوامل بیماری زا در هنگام حمله به بدن بهتر مبارزه کنند. آنها با وارد کردن نسخه های ضعیف شده بیماری در جریان خون بدن، باعث می شوند بدن به گونه ای واکنش نشان دهد که گویی در معرض حمله نسخه اصلی و ضعیف نشده بیماری قرار گرفته است. بدن با پاتوژن های ضعیف مبارزه می کند و از طریق این فرآیند، ساختار سلولی عوامل بیماری زا را مورد توجه قرار می دهد و این فرایند باعث تشکیل سلول هایی مشود که بیماری را به یاد می آورند و اطلاعات را در بدن ذخیره می کنند.
هنگامی که فرد در معرض بیماری واقعی قرار می گیرد، بدن فرد بلافاصله آن را می شناسد و به سرعت در برابر آن دفاع می کند زیرا از قبل اطلاعاتی در مورد آن دارد که این به بهبودی سریع‌تر بیماری کمک مینماید.
پاتوژن های بیماری ضعیف شده با استفاده از تکنیک های بیوتکنولوژیکی مانند رشد پروتئین های آنتی ژنی در محصولات دستکاری شده ژنتیکی استخراج می شوند. به عنوان مثال، ساخت واکسن ضد لنفوم با استفاده از گیاهان توتون دستکاری شده ساخته شده است.

آنتی بادی ها
گام‌هایی در توسعه آنتی‌بادی ها که با عوامل بیماری‌زا برای انسان مبارزه می‌کنند، برداشته شده است. بسیاری از گیاهان برای تولید آنتی بادی ها رشد می کنند و مهندسی ژنتیکی می شوند. این روش مقرون به صرفه تر از استخراج این آنتی بادی ها از حیوانات است زیرا گیاهان می توانند این آنتی بادی ها را در مقادیر بیشتری تولید کنند.

۲. بیوتکنولوژی کشاورزی

 

بیوتکنولوژی کشاورزی جهت توسعه گیاهان اصلاح‌شده ژنتیکی و برای افزایش عملکرد آنهاست. مزیت بیوتکنولوژی در تغییر ژنتیکی این گیاهان جهت رشد در شرایط خاص میباشد.
در برخی از موارد، این عمل شامل شناسایی یک ویژگی، یافتن ژنی که باعث ایجاد آن می‌شود و سپس قرار دادن آن ژن در گیاه دیگر است تا آن ویژگی مطلوب را به دست آورد، آن را بادوام‌تر کند یا بازدهی بیشتری نسبت به قبل داشته باشد.

نمونه هایی از بیوتکنولوژی کشاورزی

محصولات مقاوم به آفات
بیوتکنولوژی تکنیک‌هایی را برای ایجاد محصولاتی ارائه کرده است که ویژگی‌های ضد آفت را به طور طبیعی بیان می‌کنند و آنها را در برابر آفات بسیار مقاوم می‌کنند طوری که نیازی به سمپاشی با آفت‌کش‌ها نباشد.
به عنوان نمونه می توان به ژن های قارچ Bacillus thuringiensis اشاره نمود که به محصولات دیگر منتقل می شود.

 

دلیل این امر این است که قارچ پروتئین (Bt) تولید می کند که در برابر آفاتی مانند کرم ذرت اروپایی بسیار مقاوم است. پروتئین Bt مشخصه مطلوبی است که دانشمندان دوست دارند گیاهان داشته باشند و به همین دلیل ژنی که باعث بیان پروتئین Bt در قارچ می شود را شناسایی کرده و آن را به ذرت منتقل کردند.
سپس ذرت به طور طبیعی سم پروتئین را تولید می کند و با حذف هزینه غبارپاشی محصول با آفت کش، هزینه تولید را کاهش میدهد و از عوارض ناشی از سمپاشی جلوگیری میکند.

اصلاح نژاد حیوانات و گیاهان
اصلاح نژاد حیوانات، عملی بوده است که انسان ها از زمان های دور و از زمان شروع کشاورزی به آن پرداخته اند. این عمل شامل انتخاب حیوانات با مطلوب ترین خصوصیات برای زاد و ولد میباشد، تا فرزندان حاصل این زاد و ولد، ویژگی های مطلوب را بیان کنند. ویژگی‌های مطلوب شامل جثه قوی و بزرگ‌تر و همچنین مقاوم‌تر بودن در برابر بیماری ها میباشد که همگی برای سودآوری هرچه بیشتر طراحی شده اند.

این عمل با همین هدف به سطح مولکولی منتقل شده است. صفات مختلفی از بین حیوانات انتخاب می شود و پس از مشخص شدن نشانگرهای ژنتیکی، حیوانات و گیاهان با آن صفات انتخاب و برای انتقال آن صفات پرورش داده می شوند.

چنین اطلاعاتی مبنایی را برای تصمیم گیری آگاهانه فراهم می کند و توانایی دانشمندان را برای پیش بینی بیان آن ژن ها افزایش می دهد. از جمله اصلاح نژاد گیاهان می توان به استفاده از بیوتکنولوژی در تولید گل اشاره نمود که در آن ویژگی هایی مانند قدرت رنگ و بو افزایش می یابد.

۳. بیوتکنولوژی صنعتی

 

بیوتکنولوژی صنعتی با استفاده از تکنیک‌های زیست‌شناسی مولکولی مدرن، کارایی را بهبود می‌بخشد و اثرات زیست‌محیطی فرآیندهای صنعتی از جمله تولید کاغذ و خمیر کاغذ، تولید مواد شیمیایی و نساجی را کاهش می‌دهد.

این بخش شامل استفاده از سلول‌هایی مانند میکرو ارگانیسم‌ها یا اجزای سلولی مانند آنزیم‌ها برای تولید محصولات در بخش‌هایی است که از نظر صنعتی مفید هستند، مانند غذا و خوراک، مواد شیمیایی، مواد شوینده، کاغذ و خمیر کاغذ، نساجی، سوخت‌های زیستی.

همچنین با استفاده از مواد خام تجدیدپذیر برای تولید انواع مواد شیمیایی و سوخت به سمت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای پیش می رود.

نمونه هایی از بیوتکنولوژی صنعتی

بیوکاتالیست ها

بیوکاتالیست‌ها مانند آنزیم‌ها برای سنتز مواد شیمیایی ساخته شده‌اند. آنزیم مورد نظر را می توان در مقادیر تجاری با استفاده از بیوتکنولوژی تولید کرد.

تخمیر
قند محصول را می توان به اسید تخمیر کرد و سپس می تواند به عنوان یک واسطه برای تولید مواد اولیه شیمیایی دیگر برای محصولات مختلف استفاده شود. از برخی از گیاهان مانند ذرت می توان به جای نفت برای تولید مواد شیمیایی استفاده کرد.

کاربرد های بیوتکنولوژی

 

۱. مکمل های غذایی
یکی از مهمترین کاربردهای بیوتکنولوژی تزریق مواد مغذی به غذا برای ارتقای ارزش غذایی است.
نمونه ای از این کاربردها تولید برنج طلایی است که در آن به برنج بتاکاروتن تزریق می شود. برنج دارای ویتامین A میشود که بدن می تواند به سرعت آن را سنتز کند.

۲. بیوتکنولوژی صنعتی
به عنوان مثال می توان به تولید مواد جدید در صنعت ساخت و ساز، مواد شوینده و محصولات مراقبت های شخصی اشاره کرد.

۳. تولید الیاف مستحکم
برای مثال تکنیک‌های بیوتکنولوژیکی برای انتخاب ژن‌های موجود در عنکبوت‌ها و تزریق آن‌ها در بزها برای تولید پروتئین‌های ابریشم در شیر آنها استفاده شده است.

۵. سوخت های زیستی
بیوتکنولوژی با پیشرفت هایی مانند استفاده از ذرت برای تولید سوخت قابل احتراق برای موتورهای اتومبیل اجازه می دهد تا این سوخت ها که برای محیط زیست خطری ندارند و گازهای گلخانه ای تولید نمی کنند جایگزین سوخت های دیگر شوند.

۶. فرآوری مواد غذایی
روش تخمیر با استفاده از موجودات میکروبی باعث میشود که مواد اولیه بدون طعم و فاسد شدنی به غذاها و نوشیدنی های خوراکی تبدیل شوند که ماندگاری بیشتری دارند و طعم خاصی نیز به خود میگرند برای مثال ماست و دوغ از بهترین فراورده های غذایی تخمیر شده میباشند.

۷. سوخت از زباله
استفاده از برخی زباله ها می تواند به سوخت زیستی برای راه اندازی ژنراتورها تبدیل شود. برای مثال متان را می توان از نوعی باکتری به دست آورد که مایع گوگردی را تجزیه می کند و محصول زائد صنعت کاغذسازی است.

۸. پروتئازهای شوینده
ناخالصی‌های پروتئینی را حذف می‌کنند و برای تجزیه نشاسته، پروتئین و اسیدهای چرب موجود در اقلام در حال شستشو استفاده می‌شوند.

۹. پانسمان زخم
همچنین برای استفاده از پانسمان های زخم پوشیده شده با کیتوزان، که قندی است که معمولاً از پوسته میگو و خرچنگ به دست می آید، استفاده می شود.

 

سخن پایانی

بیوتکنولوژی فناوری مبتنی بر زیست شناسی است که از فرآیندهای سلولی و زیست مولکولی برای توسعه محصولاتی استفاده می کند که به بهبود زندگی و سلامت سیاره ما کمک می کند.

در این مطلب از دایا اکسیر نمایندگی مرکز فروش مواد شیمیایی در تهران در مورد بیوتکنولوژی، بخش های مختلف و کاربردهای آن به تفصیل صحبت کردیم.