التكنولوجيا الحيوية الميكروبية
تطبق التكنولوجيا الحيوية الميكروبية الهندسة الوراثية وفيزيولوجيا الميكروبات لتصميم كائنات دقيقة تنتج جزيئات قيمة، وتحول الركائز، وتنظف البيئة.
Definition
التكنولوجيا الحيوية الميكروبية هي استخدام الكائنات الدقيقة، التي غالبًا ما تكون معدلة وراثيًا، لإنتاج منتجات مفيدة ولتنفيذ عمليات ذات قيمة في الصناعة والطب والزراعة والإدارة البيئية.
Scope
يغطي هذا الموضوع تقنية الحمض النووي المؤتلف (recombinant DNA technology) وإنتاج البروتينات مثل الأنسولين في المضيفات الميكروبية؛ والهندسة الأيضية (metabolic engineering) لإعادة توجيه الأيض الميكروبي نحو المنتجات المرغوبة؛ وإنتاج الوقود الحيوي والمواد الكيميائية الصناعية؛ والمعالجة الحيوية (bioremediation)، حيث تقوم الميكروبات بتحليل الملوثات؛ واستخدام الميكروبات في الزراعة. ويتناول هذا الموضوع الميكروبات كمصانع قابلة للبرمجة وعوامل لتنظيف البيئة.
Core questions
- كيف تُهندس الميكروبات لإنتاج منتجات مفيدة؟
- كيف تمكن تقنية الحمض النووي المؤتلف من إنتاج البروتين؟
- كيف يمكن استخدام الميكروبات لتحليل الملوثات؟
- ما هي تطبيقات التكنولوجيا الحيوية الميكروبية عبر القطاعات المختلفة؟
Key concepts
- تقنية الحمض النووي المؤتلف
- الإنتاج الميكروبي للبروتينات
- الهندسة الأيضية
- الوقود الحيوي والمواد الكيميائية الصناعية
- المعالجة الحيوية
Key theories
- تقنية الحمض النووي المؤتلف
- يسمح إدخال جينات غريبة إلى المضيفات الميكروبية بإنتاج بروتينات ومستقلبات ليست جزءًا طبيعيًا من ذخيرتها، وهو المبدأ الذي أطلق التكنولوجيا الحيوية الحديثة والإنتاج الميكروبي للبروتينات البشرية.
Mechanisms
تُستنسخ الجينات التي تشفر المنتجات المرغوبة في نواقل (vectors) وتُدخل إلى المضيفات الميكروبية، والتي تعبر بعد ذلك عن المنتجات تحت ظروف متحكم بها. تعدل الهندسة الأيضية المسارات الأيضية الميكروبية لزيادة الإنتاج أو لتصنيع مركبات جديدة. في المعالجة الحيوية، تُستخدم القدرات الأيضية الطبيعية أو المهندسة للميكروبات لتحليل أو تحويل الملوثات في التربة والمياه، مستغلةً بذلك مرونة الميكروبات لتحقيق فائدة بيئية.
Clinical relevance
تنتج التكنولوجيا الحيوية الميكروبية مستحضرات صيدلانية مؤتلفة مثل الأنسولين والبروتينات العلاجية الأخرى، والإنزيمات الصناعية، والوقود الحيوي، والمواد الكيميائية المتخصصة، وتدعم تنظيف البيئة من خلال المعالجة الحيوية، مما يجعلها حجر الزاوية في الاقتصاد الحيوي الحديث.
History
أتاح تطوير تقنية الحمض النووي المؤتلف في السبعينيات من قبل باحثين منهم بول بيرغ (Paul Berg) وهربرت بوير (Herbert Boyer) وستانلي كوهين (Stanley Cohen) هندسة الميكروبات للتعبير عن جينات غريبة، مما أدى إلى أول إنتاج ميكروبي للبروتينات البشرية وولادة صناعة التكنولوجيا الحيوية.
Key figures
- Herbert Boyer
- Stanley Cohen
- Paul Berg
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- كيف يمكن للميكروبات إنتاج بروتينات بشرية مثل الأنسولين؟
- باستخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف، يُدخل الجين الخاص ببروتين بشري إلى مضيف ميكروبي، والذي يقوم بعد ذلك بتخليق البروتين حسب توجيهات الجين الغريب. تُزرع الميكروبات على نطاق واسع، ويُنقى البروتين للاستخدام.