کاربرد بیو تکنولوژی

تاریخچه‌

بیوتکنولوژی‌ ریشه‌ در تاریخ‌ دارد و تکوین‌ آن‌ از سالهای‌ بسیار دور آغاز شده‌ تابحال‌ ادامه‌ یافته‌ است‌.
در تقسیم‌بندی‌ زمانی‌ می‌توان‌ سه‌دوره‌ برای‌ تکامل‌ بیوتکنولوژی‌ قائل‌ شد.
۱) دوره‌ تاریخی‌ که‌ بشر با استفاده‌ ناخودآگاه‌ از فرآیندهای‌ زیستی‌ به‌ تولید محصولات‌ تخمیری‌ مانند نان‌، مشروبات‌ الکلی‌، لبنیات‌ ترشیجات‌ و سرکه‌ و غیره‌ می‌پرداخت‌. در شش‌ هزار سال‌ قبل‌ از میلاد مسیح‌، سومریان‌ و بابلیها از مخمرها در مشروب‌سازی‌ استفاده‌ کردند. مصریها در چهار هزار سال‌ قبل‌ با کمک‌ مخمر و خمیر مایه‌ نان‌ می‌پختند. در این‌ دوران‌ فرآیندهای‌ ساده‌ و اولیه‌ بیوتکنولوژی‌ و بویژه‌ تخمیر توسط‌ انسان‌ بکار گرفته‌ می‌شد.

۲) دوره‌ اولیه‌ قرن‌ حاضر که‌ با استفاده‌ آگاهانه‌ از تکنیکهای‌ تخمیر و کشت‌ میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های‌ مناسب‌ و متعاقباً استفاده‌ از فرمانتورها در تولید آنتی‌بیوتیکها، آنزیمها، اجراء مواد غذائی‌، مواد شیمیائی‌ آلی‌ و سایر ترکیبات‌، بشر به‌ گسترش‌ این‌ علم‌ مبادرت‌ ورزید. در آن‌ دوره‌ این‌ بخش‌ از علم‌ نام‌ میکروبیولوژی‌ صنعتی‌ بخود گرفت‌ و هم‌اکنون‌ نیز روند استفاده‌ از این‌ فرآیندها در زندگی‌ انسان‌ ادامه‌ دارد. لیکن‌ پیش‌بینی‌ می‌شود به‌ تدریج‌ با استفاده‌ از تکنیکهای‌ بیوتکنولوژی‌ نوین‌ بسیاری‌ از فرآیندهای‌ فوق‌ نیز تحت‌ تأثیر قرار گرفته‌ و به‌سمت‌ بهبودی‌ و کارآمدی‌ بیشتر تغییر پیدا کنند.

۳) دوره‌ نوین‌ بیوتکنولوژی‌ که‌ با کمک‌ علم‌ ژنتیک‌ درحال‌ ایجاد تحول‌ در زندگی‌ بشر است‌. بیوتکنولوژی‌ نوین‌ مدتی‌ است‌ که‌ روبه‌ توسعه‌ گذاشته‌ و روز بروز دامنه‌ وسعت‌ بیشتری‌ به‌ خود می‌گیرد.

گستردگی‌و تنوع‌ کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌، تعریف‌ و توصیف‌ آنرا کمی‌ مشکل‌ و نیز متنوع‌ساخته‌ است‌. برخی‌ آنرا مترادف‌ میکروبیولوژی‌ صنعتی‌ واستفاده‌ از میکروارگانیسم‌ها می‌دانند و برخی‌ آنرا معادل‌ مهندسی‌ ژنتیک‌ تعریف‌می‌کنند به‌همین‌ دلیل‌ در اینجا مختصراً اشاره‌ای‌ به‌ تعاریف‌ متفاوت‌ ازبیوتکنولوژی‌ می‌کنیم‌ که‌ البته‌ دارای‌ وجوه‌ اشتراک‌ زیادی‌ نیز هستند:

ـ بیوتکنولوژی‌ مجموعه‌ای‌ از متون‌ و روشها است‌ که‌ برای‌ تولید، تغییر و اصلاح‌فراورده‌ها، به‌نژادی‌ گیاهان‌ و جانوران‌ و تولید میکروارگانیسم‌ها برای‌کاربردهای‌ ویژه‌، از ارگانیسم‌های‌ زنده‌ استفاده‌ می‌کند. ـکاربرد روشهای‌ علمی‌ و فنی‌ در تبدیل‌ بعضی‌ مواد به‌ کمک‌ عوامل‌ بیولوژیک‌(میکروارگانیسم‌ها، یاخته‌های‌ گیاهی‌ و جانوری‌ و آنزیم‌ها) برای‌ تولید کالاها وخدمات‌ در کشاورزی‌، صنایع‌ غذائی‌ و دارویی‌ و پزشکی‌

 ـمجموعه‌ای‌ از فنون‌ و روشها که‌ در آن‌ از ارگانیسم‌های‌ زنده‌ یا قسمتی‌ از آنهادر فرایندهای‌ تولید، تغییر و بهینه‌سازی‌ گیاهان‌ و جانوران‌ استفاده‌ می‌شود.

 ـکاربرد تکنیکهای‌ مهندسی‌ ژنتیک‌ در تولید محصولات‌ کشاورزی‌، صنعتی‌، درمانی‌ وتشخیص‌ باکیفیت‌ بالاتر و قیمت‌ ارزانتر و محصول‌ بیشتر و کم‌ خطرتر

 ـاستفاده‌ از سلول‌ زنده‌ یا توانائیهای‌ سلول‌های‌ زنده‌ یا اجزای‌ آنها و فرآوری‌و انتقال‌ آنها به‌صورت‌ تولید در مقیاس‌ انبوه‌

 ـبهره‌برداری‌ تجاری‌ از ارگانیسم‌ها یا اجزای‌ آنها

 ـکاربرد روشهای‌ مهندسی‌ ژنتیک‌ در تولید یا دستکاری‌ میکروارگانیسم‌ها وارگانیسم‌ها

 ـ علم‌ رام‌کردن‌ و استفاده‌ از میکروارگانیسم‌ها در راستای‌ منافع‌ انسان‌

 ـتعاریف‌ بالا از بیوتکنولوژی‌ هرکدام‌ به‌تنهائی‌ توصیف‌ کاملی‌ از بیوتکنولوژی‌نیست‌ ولی‌ با قدر مشترک‌ گرفتن‌ از آنها می‌توان‌ به‌ تعریف‌ جامعی‌ ازبیوتکنولوژی‌ دست‌ یافت‌.

 علت‌ این‌ حقیقت‌ کههر متخصص‌ و دانشمندی‌ تعریف‌ جداگانه‌ای‌ از بیوتکنولوژی‌ ارائه‌ می‌ده را باید درماهیت‌ بیوتکنولوژی‌جُست‌.

 بیوتکنولوژی‌ همانند زیست‌ شناسی‌، ژنتیک‌ یامهندسی‌ بیوشیمی‌ یک‌ علم‌ پایه‌ یا کاربردی‌ نیست‌ که‌ بتوان‌ محدوده‌ و قلمروآنرا بسادگی‌ تعریف‌ کرد. بیوتکنولوژی‌ شامل‌ حوزه‌ای‌ مشترک‌ از علوم‌ مختلف‌ است‌که‌ در اثر همپوشانی‌ و تلاقی‌ این‌ علوم‌ بایکدیگر بوجود آمده‌ است‌. بیوتکنولوژی‌معادل‌ زیست‌ شناسی‌ مولکولی‌، مهندسی‌ ژنتیک‌، مهندسی‌ شیمی‌ یا هیچ‌ یک‌ از علوم‌سنتی‌ و مدرن‌ موجود نیست‌؛ بلکه‌ پیوند میان‌ این‌ علوم‌ در جهت‌ تحقق‌ بخشیدن‌به‌ تولید بهینه‌ یک‌ محصول‌ حیاتی‌ (زیستی‌) یا انجام‌ یک‌ فرآیند زیستی‌ بروشهای‌نوین‌ و دقیق‌ با کارآئی‌ بسیار بالا می‌باشد.

 بیوتکنولوژی‌ را می‌توان‌ به‌ درختی‌ شبیه‌ کردکه‌ ریشه‌های‌ تناور آنرا علومی‌ بعضاً با قدمت‌ زیاد مانند زیست‌ شناسی‌ بویژه‌زیست‌ شناسی‌ مولکولی‌، ژنتیک‌، میکروبیولوژی‌، بیوشیمی‌، ایمونولوژی‌، شیمی‌،مهندسی‌ شیمی‌، مهندسی‌ بیوشیمی‌، گیاه‌شناسی‌، جانورشناسی‌، داروسازی‌، کامپیوترو… تشکیل‌ می‌دهند لیکن‌ شاخه‌های‌ این‌ درخت‌ که‌ کم‌ و بیش‌ به‌ تازگی‌ روئیدن‌گرفته‌اند و هرلحظه‌ با رشد خود شاخه‌های‌ فرعی‌ بیشتری‌ را به‌وجود می‌آورند بسیارمتعدد و متنوع‌ بوده‌ که‌ فهرست‌ کردن‌ کامل‌ آنها در این‌ نوشته‌ را ناممکن‌می‌سازد.

 تقسیم‌بندی‌ بیوتکنولوژی‌ به‌ شاخه‌های‌ مختلف‌نیز برحسب‌ دیدگاه‌ متخصصین‌ و دانشمندان‌ مختلف‌ فرق‌ می‌کند و در رایجترین‌تقسیم‌بندی‌ از تلاقی‌ و پیوند علوم‌ مختلف‌ با بیوتکنولوژی‌ استفاده‌ می‌کنند ونام‌ شاخه‌ای‌ از بیوتکنولوژی‌ را بدین‌ترتیب‌ وضع‌ می‌کنند. مانند بیوتکنولوژی‌پزشکی‌ که‌ از تلاقی‌ بیوتکنولوژی‌ با علم‌ پزشکی‌ بوجود آمده‌ است‌ یابیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ که‌ کاربرد بیوتکنولوژی‌ در کشاورزی‌ را نشان‌ می‌دهد. بدین‌ترتیب‌ می‌توان‌ از بیوتکنولوژی‌ داروئی‌PharmaceuticalBiotechnology بیوتکنولوژی‌میکروبی‌، MicrobialBiotechnology، بیوتکنولوژی‌ دریا MarineBiotech، بیوتکنولوژی‌ قضائی‌ یا پزشکی‌ قانونی‌ ForensicBiotech، بیوتکنولوژی‌ محیطی‌ EnvironmentalBiotech، بیوتکنولوژی‌ غذائی‌ foodand food stuffBiotech بیوانفورماتیک‌ Bioinformatic، بیوتکنولوژی‌ صنعتی‌ Industrial، بیوتکنولوژی‌ نفت‌ …… بیوتکنولوژی‌ تشخیصی‌ و … نام‌ برد.

 این‌ شاخه‌های‌ متعدد در عمل‌ همپوشانی‌ها وپیوندهای‌ متقاطع‌ زیادی‌ دارند و باز بدلیل‌ ماهیت‌ همه‌جانبه‌ بودن‌ بیوتکنولوژی‌نمی‌توان‌ در این‌ مورد نیز به‌ ضرس‌ قاطع‌ محدوده‌هائی‌ را برای‌ آنها تعیین‌نمود.

 گستردگی‌ کاربرد بیوتکنولوژی‌ در قرن‌ بیست‌ ویکم‌ بحدی‌ است‌ که‌، اقتصاد، بهداشت‌، درمان‌، محیط‌زیست‌، آموزش‌، کشاورزی‌،صنعت‌، تغذیه‌ و سایر جنبه‌های‌ زندگی‌ بشر را تحت‌ تأثیر شگرفت‌ خود قرار خواهدداد. بهمین‌ دلیل‌ اندیشمندان‌ جهان‌ قرن‌ بیست‌ و یکم‌ را قرن‌ بیوتکنولوژی‌نامگذاری‌ کرده‌اند.

 صحبت درباره بیوتکنولوژی و شناخت آن به عنوان یک عرصه هر چند جوان اما گسترده علم، نیازمند بحث طولانی و دقیق می باشد که در صورت امکان و در فرصتهای بعد به آن پرداخته خواهد شد. در اینجا صرفاّ با بیان تعاریفی از آن و بحث اجمالی در باره توانایی های آن سعی می شود به نقش مهندسی شیمی در این عرصه و همچنین نقش بیوتکنولوژی به عنوان یکی از زمینه های اصلی مهندسی شیمی در آینده نه چندان دور پرداخته شود و این دو رشته تخصصی در تعامل با یکدیگر مورد بررسی قرارگیرند.
بیو تکنولوژی (Biotechnology) ، یک کلمه مرکب است که از دو کلمهBio و Technology تشکیل شده است. Bio به معنای حیات به کارمی رود.برای Technolgy نیز تعارف گوناگونی وجود دارد از جمله:
« تکنولوژی ، عالیترین دستاورد عینیت و ذهنیت بشری است.»

و یا « تکنولوژی ، تبلور کار انسان در ابزار است.»

در جستجوی تعریف بیوتکنولوژی به سادگی می توان به تعارف بالا مراجعه کرده و به صورت خلاصه ترجمه زیر را برای لغت بیوتکنولوژی ارائه داد: « صنایع زیستی »

اما صنایع زیستی به چه معناست و چه کاربردها و چه توانایی هایی دارد؟ به این منظور به چند تعریف گوناگون که برای این عرصه علمی ارائه شده است اشاره می شود:

«بیوتکنولوژی یا صنایع زیستی عبارت از مجوعه فنونی است که با یاری گرفتن از جانداران به ویژه میکروبها و تک سلولها( سلولهای جانوری، گیاهی ، انگلها، باکتریها، قارچهاو مخمرها) محصولات متنوعی در ارتباط با علوم پزشکی ، کشاورزی و صنایع تولید می کند.»

با توجه به اینکه بحث حاضر مربوط به ارتباط بین بیوتکنولوژی و مهندسی شیمی است بیش از این در مورد جزئیات فراوانی که در بیوتکنولوژی می تواند مطرح شود از جمله: چرایی بیوتکنولوژی ، علت توجه روز افزون به آن، علت استفاده از موجودات زنده و مسائل بیشمار دیگر بحث نکرده وبه مساله اصلی پرداخته می شود. بدین منظور ابتدا به صوت اجمالی به کاربردها و ویژگی ها بیوتکنولوژی می پردازیم:
-تولید فرآورده های غذایی

-تولید آنزیم های گوناگون با کاربرد در صنایع غذایی و دارویی

-تولید انرژی

-تولید فرآورده های ویژه دارویی ( آنتی بیوتیکها و پروتئینها) که از طرق عادی امکان تولید آنها میسر نیست.

-تصفیه بیولوژیکی آبهای آلوده و پسابها

-استخراج فلزات و مواد کانی ارزشمند و…

همان طور که مشخص است، بیوتکنولوژی به مانند مهندسی شیمی دارای کاربردهای فراوان و اکثراّ در زمینه هایی مشترک با آن می باشد.

از این طریق می توان به ارتباط موجود بین این دو رشته پی برد. هدف این دو تخصص در نهایت تولید یک فرآورده است. تفاوت در اینجاست که در مهندسی شیمی کلاسیک، موجودات زنده نقشی نداشته و در مهندسی بیوتکنولوژی، این موجودات نقش اساسی دارند. بدین ترتیب می توان بیوتکنولوژی را به عنوان مسیر ارتباطی بین تکنولوژی بدون حیات به تکنولوژی وابسته به حیات معرفی کرد.
«بیوتکنولوژی بکار گیری فرآیندها و تبدیلات بیولوژیکی در مقیاس صنعتی جهت تولید مواد بیوشیمیایی یا تسهیل تولید فرآورده های مختلف می باشد.»

تا اینجا با تعریف بیوتکنولوژی به ارتباط دو رشته تخصصی مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی به صورت اجمالی پرداخته شد در قسمت بعد به نقش مهندسی شیمی در بیوتکنولوژی پرداخته می شود.
یک ماده در فرایندهای بیوتکنولوژی نیز به مانند هر فرآورده دیگر مستلزم گذشتن از مراحل گوناگونی می باشد. مانند مرحله پژوهش آزمایشگاهی و تحقیقاتی، تولید یک ماده در آزمایشگاه، تولید نیمه صنعتی یک فرآورده و بررسی فاکتورهای عملیاتی و اقتصادی و درنهایت تولید صنعتی. به غیر از مرحله اول که مربوط به متخصصان علوم زیستی مانند زیست شناسی، میکروب شناسی بیوشیمی و مهندسی ژنتیک است، در قسمتهای بعدی که مربوط به کارهای صنعتی است، نیازمبرم به مهندسی شیمی و تخصص آن احساس می شود. طراحی فرآیندها و دستگاههای لازم در فرآیند بیولوژیکی که توانایی ایجاد شرایط برای تولید بهینه از نظر اقتصادی و کیفی داشته باشد از وظایف اصلی یک مهندس شیمی مسلط به اصول بیوتکنولوژی می باشد. همچنین طراحی فرآیندهایی مانند جداسازی و خالص سازی از وظایف اصلی یک مهندس شیمی می باشد و اینها همه بیانگر نقش اساسی مهندسی شیمی در تولید فرآورده های بیولوژیکی می باشد.

بحث در این مورد به صورت خاص بسیار طولانی و تخصصی می تواند باشد که از حوصله این گفتار خارج است و در فرصتهای بعدی تا حد امکان به آن پرداخته خواهد شد.

در نهایت و به عنوان نتیجه بحث می توان چنین بیان داشت که مهندسی بیوتکنولوژی با توجه به قابلیتهای فراوانی که دارد از جمله پائین بودن هزینه های تولید در آن، عدم ایجاد آلودگی و همچنین امکان ایجاد در نقاط مختلف کره زمین این قابلیت را دارد که بعضی بحرانهای موجود در دنیای امروز را تا حدودی برطرف کند و یا از بین ببرد.

کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌

کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌ بقدری‌ وسیع‌ است‌ که‌ تقریباً تمام‌ جنبه‌های‌ زندگی‌ بشر را تحت‌ تأثیر قرارداد و خواهد داد. به‌نحوی‌ که‌ حدس‌ زده‌ می‌شود در آینده‌ نزدیک‌ کنار اکثر نامهای‌ رایج‌ علوم‌ و فنون‌ یک‌ کلمه‌ «بیو» یا «بیوتک‌» هم‌ اضافه‌ شود که‌ نشانه‌ تأثیر این‌ علم‌ بر آن‌ رشته‌ می‌باشد.
کاربرد بیوتکنولوژی‌ در کشاورزی‌ یا بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌ « Agbiotech »:
عمده‌ترین‌ کاربردهای‌ بیوتکنولوژی‌ در کشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ کرد.
ـ ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها

ـ ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ کننده‌ علف‌کشها

ـ ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌

ـ ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌

ـ ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌

ـ ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری‌

ـ ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیکی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌ کشت‌ بالاتر

ـ ایجاد گیاهان‌ و میوه‌های‌ دارای‌ زمان‌ ماندگاری‌ بیشتر

ـ ایجاد دامهای‌ ترانسژنیک‌ که‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یا گوشت‌ کم‌چربی‌ و… هستند.

ـ ایجاد جانورانی‌ که‌ بعنوان‌ کارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واکسن‌ و دارو عمل‌ کنند

ـ ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ که‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌کنند

منـابـع‌
مجله کشاورزی
کتاب اصول بیوتکنولوژی گیاهی  ترجمه دکتر محمد فارسی
منبع مقاله :
http://www.iranbiotech.com
منبع تهیه مقاله :کانون دانش (بانک مقالات):
http://www.knowclub.com/paper
آدرس اینترنتی مقاله:
http://www.knowclub.com/paper/?p=

نویسنده مطلب: hamid

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *