تشير التكنولوجيا الحيوية إلى فرع من فروع البيولوجيا الجزيئية الذي يتعامل مع استخدام العمليات الحية والكائنات الحية لإنتاج منتجات أفضل أو محسنة مهمة للكائنات الحية. يمكن القول أيضًا إنها التكنولوجيا التي تتلاعب بالحمض النووي. غالبًا ما تسمى الإجراءات المتضمنة في التكنولوجيا الحيوية بالهندسة الوراثية. المادة الوراثية في جميع الكائنات الحية هي الحمض النووي. يمكن نسخ الجينات من كائن حي واحد وترجمتها إلى كائن حي آخر. على سبيل المثال ، تُحقن الجينات البشرية بشكل روتيني في البكتيريا لتخليق منتجات العلاج الطبي. اللقاحات والأنسولين البشري هي أمثلة على منتجات البكتيريا من خلال التكنولوجيا الحيوية. يشار إلى الحمض النووي من مصدرين مختلفين باسم الحمض النووي المؤتلف. تسمى جينات الفرد من الأنواع الأخرى الجينات المعدلة وراثيا.
أهداف التعلم
بنهاية هذا الدرس ، يجب أن تكون قادرًا على:
التكنولوجيا الحيوية هي تخصص ناشئ يستخدم العمليات التقنية مثل التصنيع باستخدام المركبات البيولوجية. يستخدم هذا التخصص كلاً من العمليات الجزيئية الحيوية والخلوية لتطوير العمليات والمنتجات التي يمكن أن تحسن الحياة والأنظمة البيولوجية للكوكب.
غالبًا ما تتداخل التكنولوجيا الحيوية مع مجالات مثل علم المناعة ، والتكنولوجيا المؤتلفة ، وعلم الجينوم. ينظر العديد من المفاهيم الحديثة إلى التكنولوجيا الحيوية ، لكن تطبيقاتها تعود إلى الوراء في التاريخ. كان هذا في شكل تربية وزيادة الزراعة والعلاجات. ومع ذلك ، في العصر الحديث ، تستخدم التكنولوجيا الحيوية مفاهيم معقدة مثل تقنية الحمض النووي المؤتلف وزراعة الأنسجة النباتية. يعد إنتاج المضادات الحيوية والأنسولين من الأمثلة البارزة على التكنولوجيا الحيوية. تقنية أخرى شائعة الاستخدام للتكنولوجيا الحيوية هي التخمير المستخدم في إنتاج الخبز والبيرة. التطبيقات الرئيسية للتكنولوجيا الحيوية في مجالات الطب والصناعات والزراعة والبيئة.
أنواع التكنولوجيا الحيوية
اللقاحات : وهي مواد كيميائية تحفز جهاز المناعة في الجسم على محاربة مسببات الأمراض في حال مهاجمتها للجسم. يتم تحقيق ذلك عن طريق إدخال نسخ ضعيفة من المرض في مجرى الدم في الجسم. هذا يجعل الجسم يتفاعل وكأنه يتعرض للهجوم. يحارب الجسم مسببات الأمراض الضعيفة ، وخلال هذه العملية ، يحيط علما ببنية خلايا العامل الممرض. باستخدام هذه المعلومات ، يمكن للجسم محاربة العامل الممرض عندما يتعرض الفرد. يتم استخراج مسببات الأمراض الضعيفة (الموهنة) من خلال تقنيات التكنولوجيا الحيوية مثل زراعة البروتينات المستضدية في المحاصيل المعدلة وراثيًا.
المضادات الحيوية . لقد تحقق الكثير في تطوير المضادات الحيوية التي تكافح مسببات الأمراض للإنسان. تتم هندسة النباتات وراثيًا وتنميتها لإنتاج هذه الأجسام المضادة.
المحاصيل المقاومة للآفات . على سبيل المثال ، نقل جينات الفطريات Bacillus thuringiensis إلى المحاصيل. هذا لأن الفطر ينتج بروتين Bt وهو فعال للغاية ضد الآفات مثل حفار الذرة الأوروبي. إن إنتاج هذا البروتين هو الخاصية المرغوبة التي يرغب العلماء في رؤيتها في نباتاتهم. يحددون الجين ويدخلونه في صنع الذرة لإنتاج البروتين. هذا يقلل من تكلفة الإنتاج حيث لا يجب استخدام مبيدات الآفات.
تربية النبات والحيوان . تم ممارسة التربية الانتقائية لفترة طويلة. تتضمن هذه الممارسة اختيار الحيوانات ذات الصفات المرغوبة للتكاثر لإنتاج ذرية لها نفس الصفات أو أفضل منها. يمكن القيام بذلك أيضًا على المستوى الجزيئي. يتم الإشارة إلى الجينات المسؤولة عن هذه الخصائص وإدخالها إلى الكائنات الحية الأخرى.
المحفزات الحيوية . تم تطوير المحفزات الحيوية مثل الإنزيمات لتجميع المواد الكيميائية من قبل الشركات في مجال التكنولوجيا الحيوية الصناعية. تنتج جميع الكائنات الحية بروتينات الإنزيم. ثم يتم تصنيع الإنزيمات المطلوبة بكميات تجارية بمساعدة التكنولوجيا الحيوية.
التخمير . يمكن إدخال مواد التخمير وتنميتها في أنواع مختلفة من النباتات من خلال التكنولوجيا الحيوية.
فروع التكنولوجيا الحيوية على أساس تصنيف الألوان
التكنولوجيا الحيوية الذهبية. وهذا ما يسمى أيضًا بالمعلوماتية الحيوية. هذا هو علم الأحياء الحسابي. يتضمن استخدام التقنيات الحسابية والبيانات من التحليل البيولوجي.
التكنولوجيا الحيوية الحمراء. هذا يشمل الأدوية والمنتجات البيطرية. يندرج إنتاج اللقاحات وتطوير عقاقير جديدة وتقنيات التشخيص الجزيئي ضمن هذا الفرع.
التكنولوجيا الحيوية البيضاء. هذا يعتمد بشكل كبير على التكنولوجيا الحيوية الصناعية. إنه ينطوي على تصميم عمليات أقل تلويثًا وكفاءة في استخدام الطاقة وقليلة استهلاك الموارد.
التكنولوجيا الحيوية الصفراء. يتضمن هذا تطبيق التكنولوجيا الحيوية في إنتاج الغذاء. على سبيل المثال ، التخمير لصنع البيرة والنبيذ.
التكنولوجيا الحيوية الرمادية. وشمل ذلك تطبيق التكنولوجيا الحيوية للحفاظ على البيئة وحماية التنوع البيولوجي.
التكنولوجيا الحيوية الخضراء. يتعلق الأمر بالزراعة التي تؤكد على إنشاء أنواع جديدة من المحاصيل والأسمدة الحيوية والمبيدات الحيوية.
التكنولوجيا الحيوية الزرقاء. تشارك في استخدام الموارد البحرية لإنشاء المنتجات.
التكنولوجيا الحيوية البنفسجي. يتعامل مع القانون والقضايا الفلسفية والأخلاقية حول التكنولوجيا الحيوية.
التكنولوجيا الحيوية المظلمة. يرتبط هذا بالأسلحة البيولوجية أو الإرهاب البيولوجي حيث تُستخدم السموم والكائنات الدقيقة عمداً لإحداث الموت في البشر والحيوانات والمحاصيل.
تشمل التطبيقات الأخرى للتكنولوجيا الحيوية ما يلي:
