Microbial-engineering:-what-is-it?-and-what-are-its-applications?-b-biotech-blog.
1. مقدمة :
تعرفنا في مقالات سابقة على الفرق بين البيولوجيا ألأساسية والتطبيقية وعلى البيولوجيا التركيبية و بيولوجيا المنظومات (Systems Biology) و على المكروبيولوجيا الصناعية و المكروبيولوجيا التطبيقية . وفي هذه المقالة سنتعرف على الهندسة الميكروبية(Microbial engineering) وعلى تطبيقاتها .
2. الهندسة الميكروبية(Microbial engineering)
:
الهندسة الميكروبية علم يدمج بين علم الأحياء الدقيقة، والبيولوجيا
الجزيئية، وعلم المناعة، والهندسة الكيميائية لاستكشاف كيفية تسخير قدرة الميكروبات من بكتيريا
وفطريات وطحالب لحل القضايا الملحة في مجالات شتى :كإنتاج الوقود ومكافحة الأمراض. تتضمن
الهندسة الميكروبية التلاعب بالميكروبات لتطوير استخدامات جديدة لها، كما تلعب الهندسة الكيميائية دورًا محوريًا
في تقديم الاكتشافات والابتكارات البيولوجية لصالح المجتمع. وعلى وجه الخصوص،
أصبحت الكائنات الحية الدقيقة منصة ذات أهمية متزايدة لإنتاج المواد الكيميائية
والأدوية والوقود الحيوي من الموارد المتجددة.
يتمثل التحدي الرئيسي في الهندسة الميكروبية في تحقيق وظيفة قوية
وقابلة للتكرار نظرًا للتعقيد والتنوع المتأصل في النظم البيولوجية؛ ولذلك تعتمد الهندسة الميكروبية على
فهم المكونات الجزيئية الحيوية الأساسية بقدر ما تعتمد على النماذج الرياضية
المناسبة للسلوكيات المرغوبة؛ هذا التقاطع بين علم الأحياء الدقيقة والنمذجة
الرياضية والهندسة الجزيئية الحيوية هو أحدث أنظمة البيولوجيا التركيبية في
الهندسة الكيميائية.
3. تطبيقات الهندسة الميكروبية
تتضمن الهندسة الميكروبية، والمعروفة أيضًا باسم البيولوجيا التركيبية أو التكنولوجيا الحيوية، معالجة الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا أو الخميرة أو الطحالب لإنتاج منتجات مفيدة أو أداء وظائف محددة. فيما يلي العديد من تطبيقات الهندسة الميكروبية:
1. **إنتاج الأدوية الحيوية**: يمكن هندسة الميكروبات لإنتاج البروتينات العلاجية واللقاحات والمستحضرات الصيدلانية الأخرى. على سبيل المثال، يتم إنتاج الأنسولين وهرمون النمو البشري وبعض علاجات السرطان باستخدام البكتيريا أو الخميرة المعدلة وراثيًا.
2. **إنتاج الوقود الحيوي**: يمكن للكائنات الحية الدقيقة المهندسة تحويل الموارد المتجددة مثل السكر أو النشا أو السليلوز إلى وقود حيوي مثل الإيثانول أو وقود الديزل الحيوي أو حتى وقود حيوي متقدم مثل البيوتانول.
3. **المعالجة الحيوية**: يمكن تصميم الميكروبات لتحليل الملوثات والملوثات الموجودة في التربة والماء والهواء. يمكنها تحليل المواد الخطرة مثل انسكابات النفط والمذيبات الصناعية والمبيدات الحشرية، مما يساعد على تنظيف الأضرار البيئية.
4. **إنتاج الغذاء**: تُستخدم الميكروبات في إنتاج الغذاء في عمليات التخمير التي تنتج منتجات مثل الجبن واللبن والبيرة والنبيذ. من خلال الهندسة الميكروبية، يمكن تحسين السلالات لتعزيز النكهة والملمس والمحتوى الغذائي.
5. **التطبيقات الزراعية**: يمكن للميكروبات المهندسة تحسين إنتاجية المحاصيل ومقاومتها للآفات والأمراض. ويمكنها أيضًا تعزيز خصوبة التربة وامتصاص العناصر الغذائية، مما يقلل الحاجة إلى الأسمدة الكيماوية.
6. **إنتاج البلاستيك الحيوي**: يمكن للميكروبات تصنيع مواد بلاستيكية قابلة للتحلل من مواد أولية متجددة، مما يوفر بديلاً أكثر استدامة للمواد البلاستيكية التقليدية المعتمدة على النفط.
7. **التحفيز الحيوي**: يمكن للإنزيمات الميكروبية تحفيز التفاعلات الكيميائية لمختلف العمليات الصناعية، مثل إنتاج المواد الكيميائية المتخصصة، والنكهات، والعطور، والمواد الوسيطة الصيدلانية.
8. **أبحاث الأحياء الاصطناعية**: تعمل الهندسة الميكروبية كمنصة للبحث الأساسي في البيولوجيا التركيبية، واستكشاف مبادئ تصميم الأنظمة الحية وإنشاء أنظمة بيولوجية جديدة ذات خصائص فريدة.
9. **البروبيوتيك والمغذيات**: يمكن تصميم الميكروبات المهندسة لإنتاج مركبات مفيدة لصحة الإنسان، مثل الفيتامينات والأحماض الأمينية والبروبيوتيك المستخدمة في المكملات الغذائية والأغذية الوظيفية.
10. **أجهزة الاستشعار والتشخيص البيولوجية**: يمكن تصميم الميكروبات لاكتشاف جزيئات أو مسببات أمراض معينة، مما يوفر تطبيقات محتملة في المراقبة البيئية والتشخيص الطبي والسلامة البيولوجية.
هذه مجرد أمثلة قليلة لمجموعة متنوعة من تطبيقات الهندسة الميكروبية، مما يدل على قدرتها على معالجة مختلف التحديات المجتمعية والبيئية والصناعية.
تعليقات
إرسال تعليق