معرفی زیست‌فناوری یا بیوتکنولوژی Biotechnology

آنچه در این مقاله خواهید خواند:

⭕️زیست‌فناوری یا بیوتکنولوژی ( Biotechnology )

• به‌ معنی به‌کارگیری سامانه‌های زیستی و جانداران برای تولید یا توسعه محصولات یا هر گونه کاربرد فناورانه که از سامانه‌های زیستی، جانداران یا مشتقات آن استفاده می‌کند تا محصولات یا فرایندهای خاصی را ایجاد یا اصلاح نماید، به‌کار برده‌ می‌شود.

• در یک تعریف دیگر زیست‌فناوری را چنین تشریح کرده‌اند: بیوتکنولوژیست که از جانداران برای ساخت یا تغییر محصولات، ارتقاء کیفی گیاهان یا جانوران و تغییر صفات میکروب‌ها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کنند.

• بیوتکنولوژیست ها تلاش می کنند عملکرد ارگانیسم های بیولوژیکی، از ژن های موجود در سطح مولکولی و فرآیندهای رخ داده در سطح سلولی ، همه راه های موجودات کل بدن و چگونگی عملکرد آنها را درک کنند. متخصصان زیست فناوری نیز وظیفه دارند این اطلاعات را به نحوی استفاده کنند که گامی در بهبود زندگی افراد بردارند. که این اقدامات شامل تولید محصولات زراعی بهتر، ایجاد سوخت های زیستی بهتر و یا ایجاد داروهای جدید یا برنامه درمانی برای مبارزه با بیماری است. با چنین طیف گسترده ای از اهداف این رشته، بیوتکنولوژیست ها می توانند در چندین زمینه کار کنند، اما تقریباً تمام موقعیت ها به شدت در انجام تحقیقات در تنظیمات آزمایشگاهی متمرکز می شوند.

⭕️تاریخچه رشته بیوتکنولوژی یا زیست فناوری:

پیشینهٔ به‌کارگیری میکروارگانیسم‌ها برای تولید مواد خوراکی مانند نان، سرکه، آبجو، ماست، شراب و پنیر به بیش از ۸ هزار سال پیش برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسم‌ها در تولید الکل، و سرکه در سدهٔ پیش از تاریخ کشف شد، که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جستجوی روشی بودند، تا از ترش‌شدن شراب و آبجو هنگام جابه‌جایی آن‌ها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور درخواست کمک کردند. لویی پاستور پی‌برد که مخمرها در خلأ قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند تخمیر بی‌هوازی نام دارد؛ و نیز دریافت که ترشیدگی، و آلودگی بر اثر فعالیت باکتری‌هایی است که الکل را در حضور اکسیژن به اسید استیک تبدیل می‌کند.

⭕️فنونی که از جانداران برای ساخت یا تغییر محصولات، ارتقاء کیفی گیاهان یا جانوران و تغییر صفات میکروب‌ها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کنند.

زیست‌فناوری به لحاظ ویژگی‌های ذاتی، خود دانشی میان‌رشته‌ای است. کاربرد این گونه دانش‌ها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید است و زمینه‌ها و روش‌شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل برهم‌کنش بخش‌های گوناگون زیست‌شناسی و مهندسی است. زیست‌فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه است و جزو دیگر سامانه یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند. (به مهندسی ژنتیک، کشت سوسپانسیون سلولی، کشت سلول، کشت بافت و فرآوری زیستی مراجعه کنید)

⭕️کاربرد زیست فناوری یا بیوتکنولوژی

• کاربردهای سنتی زیست‌فناوری، شامل: به‌نژادی گیاهان، و دام، تهیهٔ نان، تهیه ماست، مشروبات الکلی، سرکه، ماست و پنیر بوده است. امروزه نیز با رایج‌شدن تخمیر صنعتی، رواج تولید پادزیست‌ها (آنتی‌بیوتیک‌ها)، تولید انسولین انسانی و اینترفرون آزمایشگاهی همچنین هم‌اکنون با پیدایش فناوری DNA نوترکیب، دستکاری ژن‌ها و انتقال ژن از یک جاندار به دیگری، یا به عبارت دیگر مهندسی ژنتیک، ظرفیت بهره‌گیری از این فناوری به گونهٔ فزآینده‌ای افزایش یافته است.

• اکنون با توجه به افزایش بی‌رویهٔ جمعیت جهان و نیاز به تأمین مواد غذایی این جمعیت رو به تزاید، زیست‌فناوری کشاورزی مورد توجه ویژه است و محصولات تراریخته گوناگون پرمحصول و مقاوم کشاورزی مانند ذرت، برنج، سویا، گوجه فرنگی، گندم تولید و به‌کارگیری فنون نوین زیست‌فناوری در افزایش تولید شیر و گوشت دام مؤثر واقع شده‌اند. تراریزش برنج چند سالی است که در ایران آغاز شده است ولی به دلیل سرسخت بودن برنج به تراریزش که خود از دشوار بودن کشت‌بافت آن ناشی می‌شود، این رویکرد متوقف شده است و به بسیاری از ارقام برنج بومی ایرانی تعمیم نیافته است. اگرچه تلاش‌های اندکی به منظور کشت‌بافت برخی از ارقام برنج بومی ایرانی صورت پذیرفته است، این مهم نیازمند تلاش بیشتر پژوهشگران در این زمینه می‌باشد.

• تأمین سلامت و بهداشت: جمعیت بیش از هفت میلیارد ساکنان کرهٔ زمین از طریق تولید داروهای نوترکیب و واکسن‌ها، دستیابی به روش‌های درمان کم‌هزینهٔ بیماری‌ها و یافتن درمان بیماری‌های بدون درمان و تشخیص سریع‌تر و موثرتر بیماری‌های گوناگون از جمله بیماری‌های ژنتیکی از وظایف زیست‌فناوری پزشکی است.

• همچنین رویکرد جدید به محیط زیست در قرن کنونی و درنظرگرفتن آن به عنوان یک جزء از سرمایه ملی کشورها و لزوم حفظ آن با به‌کارگیری زیست‌فناوری از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر در سده حاضر است. حذف مؤثر آلاینده‌های محیطی خطرناک از محیط زیست با استفاده از میکروارگانیسم‌های پالایشگر آلودگی و استفاده از فنون نگهداری ذخایر ژنتیکی کشور از جمله کاربردهای زیست‌فناوری در زمینهٔ محیط زیست است.

• کاربردهای زیست‌فناوری در صنعت: به تولید محصولات با صرف هزینه و انرژی کمتر، ضایعات اندک می‌انجامد و از همه مهم‌تر، کمترین اثر سوء بر محیط زیست را برجا می‌گذارد، باعث شد که از این فناوری به عنوان یکی از پاک‌ترین بخش‌های صنعت یاد شود. زیست‌فناوری همچنین تولید محصولاتی که پیش‌تر از روش‌های دیگر امکان تولید آن وجود نداشته یا بسیار سخت و دشوار بوده است، ممکن ساخته است.

• در صنعت نساجی: کاربرد زیست‌فناوری در مهندسی نساجی، از حدود ۱۰۰ سال پیش، با به‌کارگیری آنزیم‌های آمیلاز استخراج شده از مالت برای زدودن آهارهای نشاسته‌ای آغاز شد. امروزه با پیشرفت زیست‌فناوری، راه‌حل‌های کم هزینه و مؤثر فزاینده‌ای در فرایندهای نساجی به وجود آمده است. با پیشرفت‌های صنعت نساجی، کاهش هزینه در تولید انبوه ضروری به نظر می‌رسد. زیست‌فناوری می‌تواند در هر مرحله از تولید و فرایندهای تکمیلی آن، از مواد اولیه الیاف تا مرحله تصفیهٔ پساب، باعث صرفه جویی در هزینه‌ها شود. این فناوری، علاوه بر کاهش هزینه، با کاهش مضرات زیست‌محیطی ناشی از شوینده‌ها و مواد شیمیایی، منجر به ایجاد صنعت دوست دار محیط زیست می‌گردد. از طریق زیست‌فناوری و استفاده از مواد جایگزین با آثار جانبی کمتر به جای مواد شیمیایی رایج در صنعت نساجی، نه تنها مشکل آلودگی زیست‌محیطی حل می‌شود، بلکه کیفیت و پایداری عملیات نیز بهتر می‌گردد. البته کاربردهای عملی امروزی بیشتر شامل به‌کارگیری آنزیم‌ها به ویژه آمیلازها در آهارگیری، سلولازها در زیست پرداخت کالاهای سلولزی و سنگ‌شویی کالاهای جین، پروتئازها در فرآوری پشم و ابریشم و بالاخره آنزیم‌ها در شوینده‌ها می‌باشد. دورنمای استفاده از زیست‌فناوری در سایر زمینه‌ها نیز مورد توجه پژوهشگران بوده و در حال پیشرفت است

⭕️توانایی های لازم افراد برای ورود به این رشته

بیوتکنولوژی یک زمینه تحقیق محور است. برای اینکه در یک شرکت بیوتکنولوژی یا بیو دارویی قرار مشغول به کار شوید، باید مهارت های فن در بیوتکنولوژی را همراه با مهارت های نرم و قابل انتقال داشته باشید. مهارت های کلیدی برای بیوتکنولوژیست ها عبارت اند از:

✅حل مسئله پیچیده
✅کار گروهی و مهارت های ارتباطی
✅یک ذهن تحقیق
✅توجه به جزئیات
✅تفکر خلاقانه
✅مهارت های تحلیلی

⭕️دروسی که در این رشته به مطالعه آن می‌پردازید:

روانشناسی‌ عمومی‌، فلسفه‌ عمومی‌، فلسفه‌ هنر و زیبایی‌شناسی‌، فلسفه‌ و روش‌ شناسی‌ علوم‌، تاریخ‌ علم‌، روش‌ تحقیق‌، مبانی‌ منطق‌، منطق‌ ریاضی‌، اصول‌ و مبانی‌ مدیریت‌ صنعتی‌، آشنایی‌ با قرآن‌ کریم‌، مبانی‌ علم‌ حقوق‌ و روابط‌ بین‌الملل‌، اصول‌ علم‌ اقتصاد، ریاضی‌ عمومی‌، آمار و احتمالات‌، محاسبات‌ علمی‌ عددی‌، شیمی‌ عمومی‌، شیمی‌آلی‌، شیمی‌ تجزیه‌، شیمی‌ فیزیک‌، مکانیک‌، الکتریسته‌ و مغناطیس‌، موج‌ و حرارت‌، فیزیک‌ جدید، زیست‌شناسی‌ عمومی‌، زیست‌شناسی‌ سلولی‌، زیست‌شناسی‌ مولکولی‌، ژنتیک‌ عمومی‌، ژنتیک‌ میکروارگانیسم‌ها، اصول‌ مهندسی‌ ژنتیک‌، میکروبیولوژی‌ عمومی‌، میکروبیولوژی‌ کاربردی‌، بیوشیمی‌ ساختمانی‌، متابولیسم‌، روش‌های‌ بیوشیمی‌ و دستگاه‌ها، ایمنی‌شناسی‌، زیست‌شناسی‌ پرتوی‌، اصول‌ مهندسی‌ بیوشیمی‌، موازنه‌ جرم‌ و انرژی‌، مکانیک‌ سیالات‌، انتقال‌ حرارت‌، انتقال‌ جرم‌، مبانی‌ بیوتکنولوژی‌ پزشکی‌، مبانی‌ بیوتکنولوژی‌ مولکولی‌، مبانی‌ بیوتکنولوژی‌ کشاورزی‌، مبانی‌ بیوتکنولوژی‌ محیطی‌، مقررات‌ زیست‌ ایمنی‌

⭕️گرایش های رشته بیوتکنولوژی یا زیست فناوری در مقطع کارشناسی

این رشته در مقطع کارشناسی دارای گرایش خاصی نمی باشد و دانشجویان در مقاطع بالاتر می توانند انتخاب رشته داشته باشند. دانشجویان در این مقطع ملزم به پاس کردن 132 واحد درسی مشترک علوم پایه، معرفتی-نظری، پزشکی، مبانی بیوتکنولوژی و مهندسی هستند. دانشجویان در این مقطع علاوه بر پاس کردن این دروس باید زبان انگلیسی را در حد تافل با نمره 560 یاد بگیرند و با یکی از زبان های برنامه نویسی کامپیوتر آشنا شوند و معدل بالای 15 داشته باشند تا بتوانند وارد مقطع کارشناسی ارشد شوند

⭕️گرایش های رشته بیوتکنولوژی یا زیست فناوری در مقطع کارشناسی ارشد

این رشته در مقطع کارشناسی ارشد دارای 6 گرایش با عنوان های میکروبی، محیطی و دریایی، مولکولی، پزشکی، فراورش زیستی، کشاورزی(گیاهی) است. هر کدام از این گرایش ها دارای دروس تخصصی جداگانه ای هستند. در این مقطع دانشجویان باید 48 واحد را در یکی از گرایش های زیر بگذرانند و ملزم به پاس کردن 6 واحد پژوهشی و 2 واحد سمینار هستند. حداقل میانگین نمرات دانشجویان در این مقطع باید 16 باشد، تا با شرکت در امتحان جامع وارد مقطع دکترا (PH.D) شوند

⭕️گرایش زیست فناوری میکروبی
دانشجوبان این گرایش در دوران تحصیل خود با مباحثی در زمینه های تولید آنزیم ها، پلی ساکاری ها، غذایی و دارویی، پروتئین ها، قارچ ها و مخمرها آشنا می شوند

⭕️دروس تخصصی گرایش زیست فناوری میکروبی
✅میکروبیولوژی محیطی
✅فیزیولوژی میکروارگانیسم
✅بیوتکنولوژی آرکی باکترها
✅بیوتکنولوژی غذایی
✅پدیده های تخمیری
✅پروتئین ها و پلی ساکاریدهای میکروبی
✅آنتی بیوتیکها
✅بیوتکنولوژی قارچ ها

⭕️گرایش زیست فناوری محیطی و دریایی:
دانشجویان این گرایش در دوران تحصیل خود با مباحثی مانند، رفع آلودگی دریاها، استخراج معادن از طریق بیولوژیک، بازسازی بیولوژیکی محیط، تصفیه فاضلاب ها و آلاینده های خطرناک و جامد آشنا می شوند

⭕️دروس تخصصی گرایش زیست فناوری محیطی و دریایی:
✅پاک سازی بیولوژیکی آلاینده های خطرناک
✅تصفیه بیولوژیکی فاضلاب ها
✅آلودگی دریا و بیوتکنولوژی دریایی
✅میکروبیولوژی محیطی
✅پاکسازی زیستی
✅مدلسازی و شبیه سازی فرآیندها
✅فروشوئی میکروبی
✅معادلات دیفرانسیل
✅شیمی فیزیک

⭕️گرایش زیست فناوری مولکولی:
این گرایش شامل مهندسی پروتئین، غشا و سنسور های بیولوژیک، مهندسی ژنتیک، انجام تحقیقات بنیادی و تولید آنتی بادی های منوکلونال است

⭕️دروس تخصصی گرایش زیست فناوری مولکولی:
✅مهندسی ژنتیک پیشرفته
✅ساختمان و عمل اسیدهای نوکلئیک
✅آنزیمولوژی
✅ساختمان و عمل پروتئین ها
✅بیولوژی سلولی- مولکولی تکوینی
✅زیست شناسی مولکول پیشرفته
✅شیمی فیزیک

⭕️گرایش زیست فناوری پزشکی:
دانشجویان این گرایش بیشتر در زمینه های تشخیص بیماری های عفونی، تعیین نقشه ژنی و درمان های مولکولی، تشخیص بیماری های ارثی و سرطانی، کاربرد این رشته در پزشکی قانونی، تولید مواد تشخیصی، تولید واکسن ها، تولید فرآورده های نوترکیب به فعالیت می پردازند

⭕️دروس تخصصی گرایش زیست فناوری پزشکی:
✅ایمنی شناسی سلولی – مولکولی
✅ایمونوژنتیک
✅متابولیت های میکروبی
✅ژنتیک پزشکی
✅مهندسی ژنتیک پیشرفته
✅فرآورده های نوترکیب
✅فاراماکوژنتیک
✅آنزیمولوژی

⭕️گرایش فراورش زیستی:
دانشجویان این گرایش با مباحثی مانند طراحی آنزیم ها و داروها، راکتورهای بیوشیمایی، تکنولوژی فراورش مواد غذایی آشنا می شوند و در همین زمینه فعالیت می کنند

⭕️دروس تخصصی گرایش فراورش زیستی

✅شیمی‌ فیزیک‌
✅مهندسی‌ واکنش‌های‌ شیمیایی‌
✅پدیده‌های‌ انتقالی‌ در سیستم‌های‌ بیوشیمی‌
✅فرآیندهای‌ جداسازی‌
✅مبانی‌ بیوتکنولوژی‌ تخمیر
✅کنترل‌ فرآیند
✅طرح‌ و اقتصاد مهندسی‌
✅طراحی‌ راکتورهای‌ بیوشیمیایی‌(بیوراکتورها)

⭕️گرایش بیوتکنولوژی کشاورزی:
(گیاهی)
فارغ التحصیلان این گرایش در زمینه های تولید بذر و نهال مقاوم در شرایط نامناسب محیط، کشت سلول و بافت گیاهی، مهندسی ژنتیک گیاهی، تعیین نقشه ژنی گیاهی، تولید کودهای زیستی با منشاء گیاهی، بیماری های متداول و حشرات وآفات عمده، تولید آنزیم ها با منشاء گیاهی ، تولید هورمون ها با منشاء گیاهی به فعالیت می پردازند

⭕️دروس تخصصی گرایش کشاورزی:
✅سیتوژنتیک‌ (کلاسیک‌ و نوین‌)
✅اصول‌ اصلاح‌ نباتات‌
✅اصلاح‌ نباتات‌ پیشرفته‌
✅کشت‌ بافت‌ گیاهی‌ و کاربردهای‌ آن‌
✅تعیین‌ نقشه‌ ژنی‌ گیاهی‌ (کلاسیک‌ ونوین‌)
✅ژنتیک‌ مولکولی‌ گیاهی‌
✅روش‌های‌ نوین‌ انتقال‌ ژن‌ به‌ گیاهان‌
✅آفات‌ و بیماری‌های‌ گیاهی‌
✅مهندسی‌ ژنتیک‌ پیشرفته‌

⭕️بازار کار و شغل آینده برای تحصیل کرده های رشته بیوتکنولوژی یا زیست فناوری:
رشته بیوتکنولوژی یک رشته تحصیلی تقریبا جدید است که فارغ التحصیلان آن در کنار همه توانایی هایی که دارند، جایگاه شغلی واقعی در کشور ایران ندارند. در حال حاظر بیشتر فرصت های شغلی برای دانشجویان این رشته به صورت تحقیقاتی است. به طور مثال دانشجویان مقطع دکترا رشته میکروبیولوژی که در مطالعه آنها در زمینه بیوتکنولوژی میکروبی است در حال حاظر به بررسی و تحقیق آب های شور کشور که امکان رشد موجودات در آن دشوار و پیچیده است می پردازند تا محیط مناسبی برای رشد موجودات دریایی با استفاده از تکنیک های رشته بیوتکنولوژی فراهم کنند

⭕️چه فرصت های شغلی پیش روی تحصیل کرده های این رشته است؟
بیوتکنولوژیست کسانی هستند که آزمایش هایی را در آزمایشگاه های خصوصی و دولتی انجام می دهند، تا موجودات زنده را برای تولید محصولات جدید اصلاح و یا دستکاری کنند. بیوتکنولوژیست ها در چندین صنایع مختلف از جمله کشاورزی ، تولید مواد غذایی، مراقبت های بهداشتی و دارویی فعالیت می کنند.

⭕️دامنه زیست فناوری به عنوان یک گزینه شغلی بسیار گسترده است زیرا ما در اوقات هیجان انگیز زندگی می کنیم که هر روز اکتشافات شگفت انگیز، برنامه های جدید و محصولات نوآورانه در بازار وجود دارد. سازمان های مختلفی وجود دارند که به عنوان منابع بسیار خوبی برای افرادی که تازه وارد حوزه بیوتکنولوژی می شوند ، خدمت می کنند. بیوتکنولوژیست ها در خط مقدم جستجو مستمر برای یافتن منابع جدید غذایی پایدار هستند. آنها می توانند در محیط های کاری مختلفی مانند بخش صنعت، بخش محیط زیست، بخش پزشکی، تولید مواد غذایی، مراقبت های بهداشتی و دارویی فعالیت کنند.

⭕️بیوتکنولوژیست ها می توانند برای سازمان ها و صنایع مختلفی تحت این سمت ها کار کنند:
دانشمندان پزشکی ، تکنسین های بیولوژیکی متخصصین آزمایشگاه پزشکی و بالینی و تکنسین های بیوشیمیست ها و بیوفیزیکدان های مهندسین زیست پزشکی و دانشمندان فرآیند توسعه متخصصان تولید بیولوژیک

⭕️وظایف شغلی فارغ‌التحصیلان این رشته چیست؟
بیوتکنولوژیست ها به دنبال درک و دستکاری بلوک های اساسی ساخت و سازهای موجودات زنده هستند و از تکنیک های زیست شناسی مولکولی برای این کار استفاده می کنند. آنها ویژگی های ژنتیکی، شیمیایی و جسمی سلول ها، بافت ها و ارگانیسم ها را مورد مطالعه قرار داده و کاربردهای عملی برای این دانش را شناسایی می کنند.

از جمله موارد دیگر ، یک بیوتکنولوژیست در زمینه مواد غذایی و کشاورزی ممکن است آنزیم ها و مواد نگهدارنده ای را برای استفاده در مواد غذایی و نوشیدنی تولید کند، یا ممکن است برای افزایش بازده محصولات ژنتیکی را اصلاح کند. یک بیوتکنولوژیست زیست محیطی ممکن است گیاهان را به سوخت های زیستی تبدیل کند یا بیوپلاستیک های گیاهی را ایجاد کند و یک بیوتکنولوژیست پزشکی تحقیقات و تولید داروهای جدید دارویی و درمان های پزشکی را انجام می دهد.

⭕️وظایف شغلی برای مشاغل زیست فناوری نیز با توجه به شغل متفاوت است.
این متخصصان وظایفی مانند:

✅انجام تحقیق و ارسال آن به صنعت
✅ارزیابی اثرات مواد شیمیایی در زندگی روزمره
✅نظارت بر پروژه های پیچیده
✅نگهداری تجهیزات آزمایشگاهی
✅تهیه گزارش های مربوط به توسعه پروژه
✅طراحی و اجرای مطالعات پژوهشی
✅روشهای تحقیق جدید
✅کار با تکنسین های آزمایشگاه در زمینه تحقیق
✅تنظیم تجهیزات آزمایشگاهی برای انجام و نظارت بر آزمایشات
✅جمع آوری، مطالعه و آزمایش نمونه هایی از قبیل مواد غذایی، سلول، بافت، نمونه خون، کشت باکتری و موجودات زنده
✅تجزیه و تحلیل نتایج
✅شناسایی چگونگی استفاده از این تحقیق برای بهبود زندگی انسان

جهت مشاوره تحصیل در خارج با ما تماس بگیرید.

 

بیوتوکنولوژی یا زیست فناوری Biotechnology