آموزشی زیست فناوری

[HAN]

زیست‌فناوری یا بیوتکنولوژی، به‌مفهوم به‌کارگیری سامانه‌های زنده و جانداران برای توسعه یا تولید محصولات یا هر گونه کاربرد فناورانه که از سامانه‌های زیستی، جانداران یا مشتقات آن استفاده می‌کند تا محصولات یا فرایندهای خاصی را ایجاد یا اصلاح نماید، به‌کار برده‌شد. به‌طور کلی هر گونه کنش هوشمندانه بشر در آفرینش، بهبود و عرضهٔ فراورده‌های گوناگون با استفاده از جانداران، به ویژه از راه دستکاری آن‌ها در سطح مولکولی در حوزه این مهم‌ترین، پاک‌ترین و اقتصادی‌ترین فناوری حاضر یعنی زیست‌فناوری، جای می‌گیرد. نام این دانش از این رو در ایران با نام «بیوتکنولوژی» شناخته می‌شود که تقریباً در همهٔ کشورهای جهان با همین نام شناخته می‌شود. پیش‌بینی می‌شود ارزش بازار جهانی زیست‌فناوری تا سال ۲۰۲۵ میلادی به ۷۲۷٫۱ میلیارد دلار آمریکا برسد.

 

[HAN]

زیست‌فناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سال‌های گذشته‌است. این واژه را درست یا نادرست به مفهوم همه‌چیز برای مردم به‌کار می‌برند. بیوتکنولوژی را در یک تعریف کلی به‌کارگیری ریزاندامگان یا جانداران یا فرایندهای زیستی در صنایع تولیدی یا خدماتی دانسته‌اند. تعریف ساده این پدیدهٔ نوین عبارت است از دانشی که کاربرد یکپارچه علوم پایه‌ای مانند ژنتیک، زیست‌شیمی، زیست‌شناسی سلولی، بافت‌شناسی، میکروب‌شناسی و فناوری‌های تولید را در سامانه‌های زیستی به دلیل استفاده‌ای که در سرشت میان‌رشته‌ای علوم دارد مطالعه می‌کنند.

 

[HAN]

در تعریف دیگر زیست‌فناوری را چنین تشریح کرده‌اند:
فنونی که از جانداران برای ساخت یا تغییر محصولات، ارتقا کیفی گیاهان یا جانوران و تغییر صفات میکروب‌ها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کنند. زیست‌فناوری به لحاظ ویژگی‌های ذاتی خود دانشی میان‌رشته‌ای است. کاربرد این گونه دانش‌ها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید می‌انجامد و زمینه‌ها و روش‌شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل برهم‌کنش بخش‌های گوناگون زیست‌شناسی و مهندسی است. زیست‌فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه است و جزء دیگر سامانه یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند.

 

[HAN]

تاریخچه

پیشینهٔ به‌کارگیری میکروارگانیسم‌ها برای تولید مواد خوراکی مانند نان، سرکه، نوشیدنی، ماست، ش*ر..اب و پنیر به بیش از ۸ هزار سال پیش برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسم‌ها در تولید الکل و سرکه در سدهٔ پیش زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جستجوی روشی بودند تا از ترش‌شدن ش*ر..اب و نوشیدنی هنگام جابه‌جایی آن‌ها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور درخواست کمک کردند. لویی پاستور پی‌برد که مخمرها در خلأ قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند تخمیر بی‌هوازی نام دارد؛ و نیز دریافت که ترشیدگی و آلودگی بر اثر فعالیت باکتری‌هایی است که الکل را در حضور اکسیژن به اسید استیک تبدیل می‌کنند.

 

[HAN]

کاربردهای زیست‌فناوریکاربردهای سنتی

زیست‌فناوری شامل به‌نژادی گیاهان و دام، تهیهٔ نان، مشروبات الکلی، سرکه، ماست و پنیر بوده‌است و امروزه نیز با رایج‌شدن تخمیر صنعتی، رواج تولید پادزیست‌ها (آنتی‌بیوتیک‌ها)، تولید انسولین انسانی و اینترفرون آزمایشگاهی همچنین هم‌اکنون با پیدایش فناوری DNA نوترکیب، دستکاری ژن‌ها و انتقال ژن از یک جاندار به دیگری یا به عبارت دیگر مهندسی ژنتیک، ظرفیت بهره‌گیری از این فناوری به گونهٔ فزآینده‌ای افزایش یافته‌است.

 

[HAN]

اکنون با توجه به افزایش بی‌رویهٔ جمعیت جهان و نیاز به تأمین مواد غذایی این جمعیت رو به تزاید، زیست‌فناوری کشاورزی مورد توجه ویژه‌است و محصولات تراریخته گوناگون پرمحصول و مقاوم کشاورزی مانند ذرت، برنج، سویا، گوجه فرنگی، گندم تولید و به‌کارگیری فنون نوین زیست‌فناوری در افزایش تولید شیر و گوشت دام مؤثر واقع شده‌اند. تراریزش برنج چندسالی است که در ایران آغاز شده‌است ولی به دلیل سرسخت بودن برنج به تراریزش که خود از دشوار بودن کشت‌بافت آن ناشی می‌شود، این رویکرد متوقف شده‌است و به بسیاری از ارقام برنج بومی ایرانی تعمیم نیافته‌است. اگرچه تلاش‌های اندکی به منظور کشت‌بافت برخی از ارقام برنج بومی ایرانی صورت پذیرفته‌است، این مهم نیازمند تلاش بیشتر پژوهشگران در این زمینه می‌باشد.

 

[HAN]

تأمین سلامت و بهداشت جمعیت بیش از هفت میلیارد ساکنان کرهٔ زمین از طریق تولید داروهای نوترکیب و واکسن‌ها، دستیابی به روش‌های درمان کم‌هزینهٔ بیماری‌ها و یافتن درمان بیماری‌های بدون درمان و تشخیص سریع‌تر و موثرتر بیماری‌های گوناگون از جمله بیماری‌های ژنتیکی از وظایف زیست‌فناوری پزشکی است.

 

[HAN]

همچنین رویکرد جدید به محیط ‌زیست در قرن کنونی و درنظرگرفتن آن به عنوان یک جزء از سرمایه ملی کشورها و لزوم حفظ آن با به‌کارگیری زیست‌فناوری از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر در سده حاضر است. حذف مؤثر آلاینده‌های محیطی خطرناک از محیط ‌زیست با استفاده از میکروارگانیسم‌های پالایشگر آلودگی و استفاده از فنون نگهداری ذخایر ژنتیکی کشور از جمله کاربردهای زیست‌فناوری در زمینهٔ محیط‌ زیست است.

 

[HAN]

کاربردهای زیست‌فناوری در صنعت که به تولید محصولات با صرف هزینه و انرژی کمتر، ضایعات اندک می‌انجامد و از همه مهم‌تر، کمترین اثر سوء بر محیط‌زیست را برجا می‌گذارد، باعث شد که از این فناوری به عنوان یکی از پاک‌ترین بخش‌های صنعت یاد شود. زیست‌فناوری همچنین تولید محصولاتی که پیش‌تر از روش‌های دیگر امکان تولید آن وجود نداشته یا بسیار سخت و دشوار بوده‌است، ممکن ساخته‌است.

 

[HAN]

کاربرد زیست‌فناوری در صنعت نساجی

کاربرد زیست‌فناوری در مهندسی نساجی، از حدود ۱۰۰ سال پیش، با به‌کارگیری آنزیم‌های آمیلاز استخراج شده از مالت برای زدودن آهارهای نشاسته‌ای آغاز شد. امروزه با پیشرفت زیست‌فناوری، راه‌حل‌های کم هزینه و مؤثر فزاینده‌ای در فرایندهای نساجی به وجود آمده‌است. با پیشرفت‌های صنعت نساجی، کاهش هزینه در تولید انبوه ضروری به نظر می‌رسد. زیست‌فناوری می‌تواند در هر مرحله از تولید و فرایندهای تکمیلی آن، از مواد اولیه الیاف تا مرحله تصفیهٔ پساب، باعث صرفه جویی در هزینه‌ها شود. این فناوری، علاوه بر کاهش هزینه، با کاهش مضرات زیست‌محیطی ناشی از شوینده‌ها و مواد شیمیایی، منجر به ایجاد صنعت دوست دار محیط زیست می‌گردد. از طریق زیست‌فناوری و استفاده از مواد جایگزین با آثار جانبی کمتر به جای مواد شیمیایی رایج در صنعت نساجی، نه تنها مشکل آلودگی زیست‌محیطی حل می‌شود، بلکه کیفیت و پایداری عملیات نیز بهتر می‌گردد. البته کاربردهای عملی امروزی بیشتر شامل به‌کارگیری آنزیم‌ها به ویژه آمیلازها در آهارگیری، سلولازها در زیست پرداخت کالاهای سلولزی و سنگ‌شویی کالاهای جین، پروتئازها در فرآوری پشم و ابریشم و بالاخره آنزیم‌ها در شوینده‌ها می‌باشد. دورنمای استفاده از زیست‌فناوری در سایر زمینه‌ها نیز مورد توجه پژوهشگران بوده و در حال پیشرفت است.