1.1: מבוא לביוטכנולוגיה

Last updated
Save as PDF

Page ID: 208285

Jack O'Grady
Austin Community College

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

מהי ביוטכנולוגיה?

על פי אמנת האו"ם למגוון ביולוגי, ביוטכנולוגיה היא "כל יישום טכנולוגי המשתמש במערכות ביולוגיות, אורגניזמים חיים או נגזרות שלהם, כדי ליצור או לשנות מוצרים או תהליכים לשימוש ספציפי." המושג "שימוש ספציפי" כרוך בדרך כלל ביישום מסחרי או תועלת לאנושות. הנדסה גנטית, ברירה מלאכותית, ייצור אנטיביוטיקה ותרבית תאים הם נושאי לימוד עדכניים בביוטכנולוגיה. עם זאת, בני אדם השתמשו בחיידקים כדי ליצור מוצרים שימושיים הרבה לפני שקארל ארקי, מהנדס הונגרי, טבע את המונח ביוטכנולוגיה. חלק מהמוצרים של הביוטכנולוגיה המוקדמת הזו מוכרים כמו גבינה, יין, יוגורט ובירה, המעסיקים חיידקים, כגון שמרים, פטרייה (איור\(\PageIndex{1}\)).

ביוטכנולוגיה מוקדמת

ייצור הגבינות החל לפני כ -4,000 עד 7,000 שנה כאשר בני אדם החלו לגדל בעלי חיים ולעבד את חלבם. תסיסה, במקרה זה, משמרת חומרים מזינים: חלב יתקלקל מהר יחסית, אך כאשר הוא מעובד כמו גבינה, הוא יציב יותר. באשר לבירה, הרישומים העתיקים ביותר של בישול הם בני כ -6,000 שנה והיו חלק בלתי נפרד מהתרבות השומרית. עדויות מצביעות על כך שהשומרים גילו תסיסה במקרה. יין מיוצר במשך כ -4,500 שנה, והראיות מצביעות על כך שמוצרי חלב מתורבתים, כמו יוגורט, קיימים לפחות 4,000 שנה.

בתחילת המאה העשרים, מדענים השיגו הבנה רבה יותר של המיקרוביולוגיה וחקרו דרכים לייצור מוצרים ספציפיים. בשנת 1917, חיים ויצמן השתמש לראשונה בתרבית מיקרוביולוגית טהורה בתהליך תעשייתי של ייצור עמילן תירס באמצעות Clostridium acetobutylicum לייצור אצטון, ששימש לייצור חומרי נפץ במהלך מלחמת העולם הראשונה זמן קצר לאחר מכן, בשנת 1928, אלכסנדר פלמינג גילה את התבנית פניציליום. עבודתו הובילה לטיהור התרכובת האנטיביוטית שנוצרה על ידי התבנית על ידי האוורד פלורי, ארנסט בוריס צ'יין ונורמן היטלי - כדי ליצור את מה שאנו מכירים כיום כפניצילין. בשנת 1940, פניצילין הפך זמין לשימוש רפואי לטיפול בזיהומים חיידקיים בבני אדם.

הביוטכנולוגיה החדשה

תחום הביוטכנולוגיה המודרנית נחשב בדרך כלל כמי שנולד בשנת 1971 כאשר הניסויים של פול ברג בשחבור גנים זכו להצלחה מוקדמת. הרברט וו בויר סטנלי כהן קידם משמעותית את הטכנולוגיה החדשה בשנת 1972 על ידי העברת חומר גנטי לחיידק, כך שהחומר המיובא ישוחזר, והוליד את תחום טכנולוגיית ה-DNA הרקומביננטי. הכדאיות המסחרית של תעשיית ביוטכנולוגיה הורחבה משמעותית ב- 16 ביוני 1980, כאשר בית המשפט העליון של ארצות הברית קבע כי ניתן לרשום פטנט על מיקרואורגניזם מהונדס גנטית. פריצות דרך טכנולוגיות מאז שנות השמונים, כגון תגובת שרשרת פולימראז, רצף סנגר, רצף גנום שלם, ולאחרונה, CRISPR הביאו עידן חדש של ביוטכנולוגיה ומוצרים.

חקור!

גישות חדשות לביוטכנולוגיה: צפו בסרטון זה! : יוטו.בה/v0ריפ_U1JPQ

איור\(\PageIndex{2}\): עמית המחקר ד"ר סול מפעיל מדפסת ביולוגית תלת מימדית. קרדיט תמונה הצבא משקיע בהדפסה ביולוגית תלת מימדית לטיפול בחיילים פצועים על ידי צבא ארה"ב, CC BY 2.0.

בחן את הידע שלך!

במילים שלך, הגדר ביוטכנולוגיה
האם אתה יכול לחשוב על מוצר ביוטכנולוגיה ששיפר את חייך? מה הופך אותו למוצר ביוטכנולוגי?