پاورپوینت مقدمه و کاربردهای بیوتکنولوژی
Biotechnology
•:Bio مربوط به زیست و موجودات زنده •Technology : فن آوری •Biotechnology : زیست فن آوری، فن آوری زیستی •تعریف: بهره برداری تجاری از ارگانیسمها یا اجزای آنها مانند آنزیمها
تاریخچه
•تولید ماست، پنیر، سرکه و مشروبات الکلی از 8000 سال پیش تاکنون •امکان بهبود طعم، قوام و کیفیت نگهداری مواد غذایی در اثر فعالیت میکروارگانیسمها •اولین ماده شیمیایی تولید شده بکمک بیوتکنولوژی: اتانول •تبدیل گلوکز به گلیسرول (بجای الکل) توسط مخمر آبجو بوسیله آلمانها در آغاز جنگ جهانی اول (1918-1914) •تولید استون- بوتانول از قندها توسط Clostridium acetobutylicum بوسیله انگلیسیها در جنگ جهانی اول •تولید اسید سیتریک از قندها توسط Aspergillus niger در سال 1923
•کشف پنی سیلین حاصل ازPenicillium notatum و تخلیص آن در سال 1940 •غربالگری پنی سیلیومها برای یافتن گونه های مولد مقدار بیشتری پنی سیلین ویافتنchrysogenum Penicillium •ایجاد موتاسیون دراین سویه بوسیله نیتروژن موستارد، UV و X-ray •غربالگری متناوب موتانتهای مولد پنی سیلین بیشتر و موتاسیون مجدد •کشف استرپتومایسین حاصل از Streptomyces griseus در سال 1944 •Ü متداول شدن غربالگری گونه های جداشده از محیط بخصوص غربالگری از بین اکتینومیستها (مولد 90% از آنتی بیوتیکهای فعلی)
•تولید پروتئین تک یاخته (SCP) در دهه 1960 •کشت مقیاس وسیع سلولهای حیوانی در دهه 1960برای تولید واکسنهای ویروسی •تولید سلولهای Hybridoma از ادغام سلولهای myeloma و رده خاصی از لنفوسیتهای طحال برای تولید Monoclonal Antibodies در دهه 1980 •کشت سلولهای گیاهی برای تولید مواد شیمیایی کشاورزی، دارویی، طعم دهنده و رنگی •بیوتکنولوژی مدرن: انقلاب حاصل از تکنولوژی DNA نوترکیب در دهه 1980 و امکان تولید پروتئینهای درمانی از میکروارگانیسمها، سلولهای گیاهی و حیوانی •
کاربردهای کلی بیوتکنولوژی
• داروسازی و پزشکی
• صنایع (غذایی، شوینده، چرمسازی و نظامی )
• کشاورزی
• دامپروری
• حفاظت محیط زیست
کاربردهای بیوتکنولوژیک میکروارگانیسمها
1- تولید سلولهای کامل یا توده زیستی (Biomass):
مواد تلقیحی (Inoculants):
حشره کشهای میکربی: Bacillus thuringiensis
کشتهای آغازکننده (Starter Cultures) برای تهیه لبنیات: Lactobacillus sp., Streptococcus cremoris
پروتئین تک یاخته (SCP): Probiotics
واکسنهای باکتریایی
2- تولید ترکیبات با وزن مولکولی پایین:
متابولیتهای اولیه
محصولات نهایی متابولیک: اتانول، استون، بوتانول، اسید لاکتیک
متابولیتهای اولیه اساسی: اسیدهای آمینه، ویتامینها، نوکلئوزیدها
متابولیتهای ثانویه: آنتی بیوتیکها، مایکوتوکسینها، پیگمانها
3- تولید ترکیبات با وزن مولکولی بالا:
پلی ساکاریدها
لیپیدها
پروتئینها (آنزیمها ، داروها ، فراورده های بیولوژیک)
4- فرایندهای وابسته به متابولیسم میکروارگانیسمها:
تغییروتبدیلات بیولوژیک (Biotransformations): استروئیدها، اسیدهای آمینه، سوربوز
تجزیه/ اکسیداسیون فاضلابها و مواید زاید سمی
استخراج مواد معدنی
تولید Biomass، مواد تلقیحی (Inoculants)
•تولید مخمر نان و آبجو ((Saccharomyces cerevisiae بعنوان مایه تخمیر تهیه نان، شیرینی و مشروبات الکلی •تولید ریزوبیومهای همزیست برای گره سازی و تثبیت N دردانه های حبوبات و افزودن به خاک مناطق فاقد آنها مانند استرالیا •تولید هاگهای Penicillium roquefortii و گونه های مربوطه بعنوان مایه برای پنیرهای دارای رگه های آبی جهت ایجاد قوام وطعم ویژه •تولید Psedomonas syringae برای کاتالیزتشکیل هستک یخ و تشکیل برف مصنوعی در پیستهای اسکی •و یا جلوگیری از آسیب یخ به محصولات کشاورزی با استفاده از گونه های جهش یافته فاقد توانایی هسته زایی یخ •