الميكروبيولوجيا التطبيقية والصناعية
تسخر الميكروبيولوجيا التطبيقية والصناعية القدرات الأيضية للكائنات الدقيقة لإنتاج الأغذية والأدوية والمواد الكيميائية والوقود، ومعالجة النفايات، محولةً بذلك فسيولوجيا الميكروبات إلى تكنولوجيا عملية.
Definition
الميكروبيولوجيا التطبيقية والصناعية هي فرع من فروع الميكروبيولوجيا يهتم بالاستخدام العملي والتحكم في الكائنات الدقيقة في إنتاج السلع، وتقديم الخدمات، وإدارة البيئات.
Scope
يغطي هذا المجال التخمير الصناعي والمعالجة الحيوية للزراعة واسعة النطاق للميكروبات وإنتاج المركبات المفيدة؛ اكتشاف وعمل المضادات الحيوية وغيرها من مضادات الميكروبات؛ ميكروبيولوجيا الأغذية والتحكم في الميكروبات في الغذاء والبيئة؛ والتكنولوجيا الحيوية الميكروبية، بما في ذلك الإنتاج المؤتلف والمعالجة الحيوية. يربط هذا المجال الميكروبيولوجيا الأساسية باستخداماتها في الصناعة والطب والزراعة والإدارة البيئية.
Sub-topics
Core questions
- كيف تُزرع الميكروبات وتُستغل على نطاق صناعي؟
- كيف تعمل العوامل المضادة للميكروبات، وكيف تقاومها الميكروبات؟
- كيف يتم التحكم في الميكروبات لضمان سلامة الغذاء والبيئة؟
- كيف تقوم التكنولوجيا الحيوية بهندسة الميكروبات لإنتاج منتجات مفيدة؟
Key theories
- الإنتاج الميكروبي من خلال التخمير
- تحويل الركائز غير المكلفة إلى منتجات قيمة مثل المضادات الحيوية والإنزيمات والمستقلبات من خلال الزراعة واسعة النطاق والمتحكم بها لميكروبات مختارة، وهو مبدأ يكمن وراء الكثير من الميكروبيولوجيا الصناعية.
Mechanisms
تنمو الميكروبات في العمليات الصناعية داخل مفاعلات حيوية مُتحكم بها تعمل على تحسين الظروف لتكوين المنتج المطلوب، والذي قد يكون مستقلبًا أوليًا أو ثانويًا، أو بروتينًا، أو كتلة حيوية. تعمل العوامل المضادة للميكروبات عن طريق استهداف الهياكل أو العمليات الميكروبية الأساسية، بينما تنشأ المقاومة من خلال التغير الوراثي والانتقال. يعتمد التحكم الميكروبي في الغذاء والبيئة على فهم متطلبات النمو، وتطبق التكنولوجيا الحيوية الهندسة الوراثية لتوسيع قدرات الميكروبات.
Clinical relevance
تنتج العمليات الميكروبية المضادات الحيوية واللقاحات والإنزيمات والعديد من المواد الكيميائية والوقود، وتدعم إنتاج الأغذية وحفظها، وتوفر أدوات لمعالجة مياه الصرف الصحي ومعالجة التلوث، مما يجعل الميكروبيولوجيا التطبيقية جزءًا لا يتجزأ من الطب والصناعة والزراعة وحماية البيئة.
History
نمَت الميكروبيولوجيا التطبيقية من عمل باستور في القرن التاسع عشر على التخمير والتلف لتصبح صناعة رئيسية في القرن العشرين، تميزت باكتشاف فليمنج للبنسلين، وبحث واكسمان المنهجي عن المضادات الحيوية من ميكروبات التربة، وصعود تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف (recombinant DNA technology) التي فتحت آفاق التكنولوجيا الحيوية الميكروبية الحديثة.
Key figures
- Louis Pasteur
- Alexander Fleming
- Selman Waksman
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- ما أنواع المنتجات التي تُصنع باستخدام الكائنات الدقيقة؟
- تُستخدم الميكروبات لإنتاج المضادات الحيوية، والإنزيمات، والأحماض العضوية، والأحماض الأمينية، والفيتامينات، والوقود الحيوي، والعديد من الأطعمة والمشروبات المخمرة، بالإضافة إلى البروتينات المؤتلفة مثل الأنسولين. كما أنها تؤدي خدمات مثل معالجة مياه الصرف الصحي والمعالجة الحيوية.
- كيف تختلف الميكروبيولوجيا الصناعية عن الميكروبيولوجيا الأساسية؟
- تسعى الميكروبيولوجيا الأساسية إلى فهم كيفية عمل الميكروبات، بينما تستخدم الميكروبيولوجيا الصناعية والتطبيقية هذا الفهم لتسخير الميكروبات أو التحكم فيها لأغراض عملية، مثل تصنيع المنتجات، وضمان سلامة الغذاء، وإدارة البيئة.