เทคโนโลยีชีวภาพ (1)

เเททคคโนโลยีชีววภภาาพพ

เทคโนโลยีชีวภาพ (อังกฤษ: Biotechnology) คือ การใช้ระบบและสิ่งที่มีชีวิตเพื่อพัฒนาหรือสร้างผลิตภัณฑ์ที่มี ประโยชน์, หรือ \"การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใดๆ ที่ใช้ระบบชีวภาพ, สิ่งที่มีชีวิตหรืออนุพันธ์ของสิ่งที่มีชีวิตนั้น, เพื่อสร้างหรือ ปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการสำหรับการใช้งานเฉพาะอย่าง\" (อนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยความหลากหลายทาง ชีวภาพ, ศิลปะ. ขึ้นอยู่กับเครื่องมือและการประยุกต์ใช้งาน, มันมักจะคาบเกี่ยวกับสาขา (ที่เกี่ยวข้องกับ) วิศวกรรมชีวภาพ และวิศวกรรมชีวการแพทย์. เป็นพัน ๆ ปีมาแล้วที่มนุษย์ได้ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการเกษตร, การผลิตอาหาร, และการทำยารักษาโรคคำนี้ส่วนใหญ่เชื่อว่า จะถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1919 โดยวิศวกรฮังการี Károly Ereky. ในช่วงปลายทศวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21, เทคโนโลยีชีวภาพได้ขยายไปรวมถึงวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ และหลากหลายเช่น genomics, เทคโนโลยียีน recombinant, ภูมิคุ้มกันประยุกต์ (อังกฤษ: applied immunology), และการพัฒนาวิธีการรักษาและการตรวจวินิจฉัยทางเภสัชกรรม แนวคิดกว้างของ \"เทคโนชีวภาพ\" หรือ \"เทคโนโลยีชีวภาพ\" ครอบคลุมหลากหลายของวิธีการสำหรับการปรับเปลี่ยนสิ่งที่ มีชีวิตตามวัตถุประสงค์ของมนุษย์, การกลับไปที่การเพาะพันธ์ (อังกฤษ: domestication) สัตว์, การเพาะปลูกของพืช, และ \"การปรับปรุง\" พวกเหล่านี้ผ่านโปรแกรมการปรับปรุงพันธุ์ที่ใช้ตัวเลือกประดิษฐ์ (อังกฤษ: artificial selection) และ การผสมข้ามพันธุ์. การใช้งานที่ทันสมัยยังรวมถึงพันธุวิศวกรรมเช่นเดียวกับเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อ. สมาคม เคมีอเมริกันกำหนดเทคโนโลยีชีวภาพเป็นการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต, ระบบ, หรือกระบวนการทางชีวภาพโดยอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อการเรียนรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของชีวิตและการปรับปรุงมูลค่าของวัสดุและสิ่งมีชีวิตเช่นยา, พืช, และปศุสัตว์ เทคโนโลยี ชีวภาพยังเขียนในทางชีววิทยาศาสตร์ล้วน ๆ (การเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์, ชีวเคมี, ชีววิทยาของเซลล์, ตัวอ่อน, พันธุศาสตร์, จุล ชีววิทยา, และชีววิทยาโมเลกุล). ในหลายกรณีมันยังขึ้นอยู่กับความรู้และวิธีการจากภายนอกทรงกลมของชีววิทยาอีกด้วย ซึ่ง รวมถึง: ชีวะสารสนเทศ, สาขาใหม่ของวิทยาการคอมพิวเตอร์ วิศวกรรมกระบวนการชีวภาพ ชีวะหุ่นยนต์ วิศวกรรมเคมี ในทางตรงกันข้าม, วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ทันสมัย (รวมถึงแม้กระทั่งแนวคิดเช่นนิเวศวิทยาโมเลกุล) จะถูกโอบแล้วอย่าง ใกล้ชิดและขึ้นอยู่อย่างหนักกับวิธีการที่ได้รับการพัฒนาผ่านทางเทคโนโลยีชีวภาพและสิ่งที่เป็นความคิดโดยทั่วไปว่าเป็น อุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์ของชีวิต. เทคโนโลยีชีวภาพคือการวิจัยและการพัฒนาในห้องปฏิบัติการโดยใช้ชีวสารสนเทศสำหรับ การสำรวจ, การสกัด, การใช้ประโยชน์และการผลิตจากสิ่งมีชีวิตใด ๆ และแหล่งที่มาใด ๆ ของชีวมวลโดยใช้วิธีการวิศวกรรม ชีวเคมีที่ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงอาจจะมีการวางแผน (เช่นสร้างขึ้นใหม่โดยการสังเคราะห์), ที่มีการคาดการณ์, ที่มีการ สร้างรูป, ที่มีการพัฒนา, ที่มีการผลิตและจำหน่ายเพื่อวัตถุประสงค์ในการดำเนินงานอย่างยั่งยืน (สำหรับผลตอบแทนจากเงิน ลงทุนเริ่มแรกที่ไร้ความลึกในด้าน R & D) และการได้รับสิทธิบัตรคงทน (สำหรับสิทธิพิเศษสุดสำหรับการขาย, และก่อนหน้าที่ จะได้นี้เพื่อได้รับความเห็นชอบในระดับชาติและนานาชาติจากผลการทดลองในสัตว์ทดลองและมนุษย์ทดลอง, โดยเฉพาะอย่าง ยิ่งในสาขาเภสัชกรรมของเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อป้องกันผลข้างเคียงที่ไม่สามารถตรวจพบหรือความกังวลด้านความปลอดภัย ใด ๆ จากการใช้ผลิตภัณฑ์)

ประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีชีวภาพอาจฟังดูไม่ปรกตินัก, แต่การเกษตรของมนุษย์ตั้งแต่โบราณนับว่าเป็น การใช้ระบบเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์\" ในความหมายวงกว้างได้อย่างดี . อันที่จริงการเพาะปลูกพืชอาจ ถูกมองว่าเป็นองค์กรเทคโนโลยีชีวภาพที่เก่าแก่ที่สุด.การเกษตรได้พัฒนาทฤษฎีให้กลายเป็นวิธีการที่โดดเด่นของ การผลิตอาหารตั้งแต่ยุคปฏิวัติ Neolithic Revolution. ผ่านเทคโนโลยีชีวภาพในช่วงต้น, เกษตรกรที่เก่าแก่ ที่สุดได้เลือกและเพาะพันธุ์พืชที่เหมาะสมที่ดีที่สุด, ที่มีอัตราผลตอบแทนที่สูงที่สุด, ที่ผลิตอาหารเพียงพอที่จะรองรับ ประชากรที่เพิ่มขึ้น. เมื่อพืชและท้องไร่ท้องนามีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ และยากที่จะบำรุงรักษา, มันก็พบว่าสิ่งมีชีวิต หนึ่ง ๆ และผลพลอยได้ของมันอาจสามารถเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพ, คืนค่าไนโตรเจน, และควบคุมศัตรูพืชได้. ตลอดประวัติศาสตร์ของการเกษตร, เกษตรกรมีการเปลี่ยนแปลงโดยไม่ได้ตั้งใจในพันธุกรรมของพืชของพวกเขา ผ่านการปลูกในสภาพแวดล้อมใหม่และการเพาะพันธุ์พวกมันด้วยพืชอื่น ๆ - หนึ่งในรูปแบบแรก ๆ ของเทคโนโลยี ชีวภาพ. กระบวนการเหล่านี้ยังถูกรวมอยู่ในการหมักในช่วงต้นของเบียร์[8]. กระบวนการเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในเมโสโป เตเมีย, อียิปต์, จีนและอินเดียในช่วงต้น, และยังคงใช้วิธีการพื้นฐานเดียวกันทางชีววิทยา. ในการต้มกลั่น, ธัญพืชที่ ทำด้วยข้าวมอลท์ (ที่มีเอนไซม์) จะแปลงแป้งจากธัญพืชให้เป็นน้ำตาลแล้วเพิ่มยีสต์บางอย่างเพื่อผลิตเบียร์. ในขั้น ตอนนี้คาร์โบไฮเดรตในเมล็ดธัญพืชจะแตกตัวออกเป็นแอลกอฮอล์เช่นเอทานอล. ต่อมาวัฒนธรรมอื่น ๆ ได้ผลิต กระบวนการของการหมักกรดแลคติกที่ทำให้เกิดการหมักและการถนอมรักษารูปแบบอื่น ๆ ของอาหาร, เช่นซอสถั่ว เหลือง. การหมักยังถูกนำมาใช้ในช่วงเวลานี้อีกด้วยในการผลิตขนมปังมีเชื้อทำให้ฟู. แม้ว่ากระบวนการของการหมัก ยังไม่ได้เข้าใจอย่างเต็มที่จนกว่างานของหลุยส์ปาสเตอร์ใน 1857, มันก็ยังคงเป็นครั้งแรกที่ใช้เทคโนโลยีชีวภาพใน การแปลงแหล่งอาหารให้เป็นอีกรูปแบบหนึ่ง. เป็นเวลาหลายพันปีที่มนุษย์ได้ใช้การคัดเลือกพันธุ์เพื่อปรับปรุงการผลิตพืชผลและปศุสัตว์เพื่อใช้พวกมันเป็น อาหาร. ในการคัดเลือกพันธุ์, สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะที่พึงประสงค์จะผสมพันธฺ์กันเพื่อผลิตลูกหลานที่มีลักษณะ เดียวกัน. ตัวอย่างเช่นเทคนิคนี้ถูกนำมาใช้กับข้าวโพดในการผลิตข้าวโพดฝักใหญ่ที่สุดและมีรสหวานที่สุดนัก วิทยาศาสตร์ในต้นศตวรรษที่ยี่สิบได้เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับจุลชีววิทยาและได้สำรวจวิธีการในการผลิตผลิตภัณฑ์ เฉพาะอย่าง. ในปี 1917, ไคม์ Weizmann เป็นครั้งแรกที่ใช้วัฒนธรรมทางจุลชีววิทยาล้วน ๆ ในกระบวนการ ทางอุตสาหกรรม, ที่ผลิตแป้งข้าวโพดโดยใช้ Clostridium acetobutylicum, เพื่อผลิตอะซีโตน, ซึ่งสหราช อาณาจักรมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการผลิตวัตถุระเบิดในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง นอกจากนี้เทคโนโลยีชีวภาพยังได้นำไปสู่การพัฒนายาปฏิชีวนะอีกด้วย. ในปี 1928, Alexander Fleming ค้นพบเชื้อรา Penicillium. ผลงานของเขานำไปสู่การทำให้บริสุทธิ์ของสารปฏิชีวนะที่เกิดขึ้นสร้างรูปจากแม่พิมพ์ โดยโฮเวิร์ด Florey, Ernst Boris Chain และนอร์แมน ฮีทลีย์ - เพื่อสร้างรูปแบบสิ่งที่วันนี้เรารู้ว่าเป็นยาเพนนิ ซิลิน. ในปี 1940, เพนนิซิลินได้พร้อมใช้ทางการแพทย์ในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียในมนุษย์

การประยุกต์ใช้งาน พืชดอกกุหลาบที่เริ่มเป็นเซลล์ที่ปลูกในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเทคโนโลยีชีวภาพมีการประยุกต์ใช้งานในสี่พื้นที่ อุตสาหกรรมที่สำคัญ, ได้แก่การดูแลสุขภาพ (การแพทย์), การผลิตพืชและการเกษตร, การใช้พืชและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ไม่ใช่อาหาร (เช่นพลาสติกย่อยสลายแบบชีวภาพ, น้ำมันพืช, เชื้อเพลิงชีวภาพ), และการใช้งานด้านสิ่ง แวดล้อม.ตัวอย่างเช่น, การประยุกต์ใช้แบบหนึ่งของเทคโนโลยีชีวภาพคือการใช้ควบคุมสิ่งมีชีวิตเพื่อผลิตสินค้าเกษตร อินทรีย์ (เช่นเบียร์และผลิตภัณฑ์นม). อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้เชื้อแบคทีเรียที่ปรากฏตามธรรมชาติโดย อุตสาหกรรมเหมืองแร่ในการชะล้างด้วยวิธีชีวภาพ (อังกฤษ: bioleaching). เทคโนโลยีชีวภาพนอกจากนี้ยังใช้ใน การรีไซเคิล, การบำบัดของเสีย, การทำความสะอาดสถานที่ปนเปื้อนจากกิจกรรมอุตสาหกรรม (bioremediation) และการผลิตอาวุธชีวภาพอีกด้วย.ชุดของสาขาที่ได้รับการระบุว่าสาขาของเทคโนโลยีชีวภาพ; ตัวอย่างเช่น: ชีวสารสนเทศ (อังกฤษ: Bioinformatics) เป็นสาขาสหวิทยาการที่กล่าวถึงปัญหาทางชีวภาพโดยใช้เทคนิค คอมพิวเตอร์, และทำให้องค์กรมีความรวดเร็วเช่นเดียวกับการวิเคราะห์ข้อมูลทางชีวภาพที่เป็นไปได้. สาขานี้อาจหมาย ถึง\"ชีววิทยาคอมพิวเตอร์\", และสามารถนิยามว่าเป็น \"ชีววิทยาแบบแนวความคิดในแง่ของโมเลกุลแล้วประยุกต์เทคนิค ด้านสารสนเทศเพื่อทำความเข้าใจและจัดระเบียบข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลเหล่านี้ในขนาดที่ใหญ่ ชีวสารสนเทศมีบทบาทสำคัญในด้านต่าง ๆ,เช่นพันธุกรรมฟังก์ชัน (อังกฤษ: functional genomics), พันธุกรรมโครงสร้าง (อังกฤษ: structural genomics), และพันธุกรรมโปรตีน (อังกฤษ: proteomics), และ ชีวสารสนเทศยังเป็นตัวสร้างรูปแบบขององค์ประกอบสำคัญในภาคเทคโนโลยีชีวภาพและภาคเภสัชกรรมอีก ด้วย.เทคโนโลยีชีวภาพสีฟ้า เป็นคำที่ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายการใช้งานทางทะเลและสัตว์น้ำของเทคโนโลยีชีวภาพ แต่ การใช้งานจะค่อนข้างหายาก. เทคโนโลยีชีวภาพสีเขียว เป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ประยุกต์กับกระบวนการทางการเกษตร. ตัวอย่างหนึ่งจะเป็นการ เลือกและการเพาะพันธ์ของพืชโดยวิธีการกระจายแบบไมโคร (อังกฤษ: micropropagation). อีกตัวอย่างหนึ่งคือ การออกแบบของพืชดัดแปรพันธุกรรม (แม่แบบ:Lang=en) เพื่อปลูกภายใต้สภาพแวดล้อมเฉพาะโดยการใช้ (หรือไม่ ใช้) สารเคมี. ความหวังอย่างหนึ่งคือเทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวอาจผลิตโซลูชั่นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นกว่า อุตสาหกรรมเกษตรแบบดั้งเดิม. ตัวอย่างหนึ่งของเรื่องนี้ก็คือวิศวกรรมของพืชเพื่อแสดงยาฆ่าแมลง, ซึ่งจะสิ้นสุด ความต้องการของแอพลิเคชันภายนอกของยาฆ่าแมลง. ตัวอย่างหนึ่งของวิศวกรรมนี้จะเป็นข้าวโพดแปลงพันธุกรรม (อังกฤษ: Transgenic maize หรือ Bt corn). ผลิตภัณฑ์ของเทคโนโลยีชีวภาพสีเขียวเช่นนี้ในท้ายที่สุดแล้วจะ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหรือไม่เป็นหัวข้อของการอภิปรายที่น่าสนใจมาก. เทคโนโลยีชีวภาพสีแดง จะประยุกต์เข้ากับกระบวนการทางการแพทย์. บางตัวอย่างก็คือการออกแบบของสิ่งมีชีวิต เพื่อผลิตยาปฏิชีวนะ, และการวิศวกรรมของการรักษาทางพันธุกรรมผ่านการยักย้ายถ่ายเททางพันธุกรรม (อังกฤษ: genetic manipulation)เทคโนโลยีชีวภาพสีขาว,หรือที่เรียกว่าอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ, เป็นเทคโนโลยี ชีวภาพที่ประยุกต์เข้ากับกระบวนการทางอุตสาหกรรม. ตัวอย่างหนึ่งคือการออกแบบของสิ่งมีชีวิตในการผลิตสารเคมี ที่มีประโยชน์. อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาให้อุตสาหกรรมเพื่อผลิตสารเคมีที่มีค่าหรือเพื่อ ทำลายสารเคมีที่ก่อให้เกิดมลพิษ/อันตราย. เทคโนโลยีชีวภาพสีขาวมีแนวโน้มที่จะใช้พลังงานน้อยกว่ากระบวนการแบบ ดั้งเดิมที่ใช้ในการผลิตสินค้าอุตสาหกรรม

ยา ในสาขาเภสัชกรรม, เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่พบการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ เช่นการค้นพบและการผลิตยาเสพติด, pharmacogenomics, และการทดสอบทางพันธุกรรม (หรือการคัดกรองทางพันธุกรรม).ชิปขนาด microarray ของดีเอ็นเอ - บาง ชิปสามารถทำการทดสอบเลือดได้มากถึงล้านตัวอย่างในการทดสอบเพียงครั้งเดียวPharmacogenomics (การรวมกันของเภสัชวิทยา และพันธุกรรม) เป็นเทคโนโลยีที่วิเคราะห์ว่าสิ่งที่ได้จากพันธุกรรมมีผลต่อการตอบสนงขอแต่ละบุคคลเป็นอย่างไร มันเกี่ยวข้องกับอิทธิพลของ การแปรเปลี่ยนทางพันธุกรรมที่มีต่อการตอบสนองของยาในผู้ป่วยโดยการเทียบเคียงการแสดงออกของยีน (อังกฤษ: gene expression) หรือความหลากหลายแบบ nucleotide เดียว (อังกฤษ: single-nucleotide polymorphism) กับประสิทธิภาพ หรือความเป็นพิษของยาโดยการทำเช่นนั้น, pharmacogenomics มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการที่มีเหตุผลในการเพิ่มประสิทธิภาพ การรักษาด้วยยา, ที่ขึ้นกับขนืดของพันธุกรรมของผู้ป่วย,เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับประสิทธิภาพสูงสุดด้วยผลกระทบในทางตรงกันข้ามที่น้อยที่สุด วิธีการดังกล่าวสัญญาว่าจะให้การถือกำเนิดของ \"ยาส่วนบุคคล\"; ที่ยาทั้งหลายและยาผสมได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมกับพันธุกรรมที่ไม่ซ้ำ กันของแต่ละบุคคล การเกษตร พืชดัดแปลงพันธุกรรม (อังกฤษ: Genetically modified crops) หรือ \"พืชจีเอ็ม\" หรือ \"พืชเทคโนโลยีชีวภาพ\" เป็นพืชที่ใช้ใน การเกษตร, ดีเอ็นเอของมันได้รับการแก้ไขโดยใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรม. ในกรณีส่วนใหญ่จุดมุ่งหมายคือเพื่อแนะนำลักษณะทางชีวภาพ ใหม่ให้กับพืชที่ไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสปีชีส์. ตัวอย่างในพืชอาหารรวมถึงความต้านทานต่อแมลงศัตรูพืชบางอย่างโรคสภาพแวดล้อมที่ เครียด ความต้านทานต่อการบำบัดทางเคมี (เช่นความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช การลดลงของการเน่าเสียหรือการปรับปรุงในราย ละเอียดของสารอาหารของพืช หลายตัวอย่างในพืชที่ไม่ใช่อาหารรวมถึงการผลิตของตัวแทนยา (อังกฤษ: pharmaceutical agent) เชื้อเพลิงชีวภาพ, และสินค้าอื่น ๆ ที่มีประโยชน์ต่อวงการอุตสาหกรรมเช่นเดียวกับการบำบัดทางชีวภาพ (อังกฤษ: bioremediation) เกษตรกรได้ใช้เทคโนโลยีจีเอ็มกันอย่างแพร่หลาย. ระหว่างปี 1996 ถึง 2011, พื้นที่ผิวทั้งหมดของที่ดินที่ใช้ปลูกพืชจีเอ็มได้เพิ่มขึ้นจาก 17,000 ตารางกิโลเมตร (4,200,000 เอเคอร์) เป็น 1,600,000 ตารางกิโลเมตร (395,000,000 เอเคอร์) เทคโนโลยีชีวภาพ อุตสาหกรรม เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม (ที่รู้จักกันส่วนใหญ่ในยุโรปเป็นเทคโนโลยีชีวภาพสีขาว) เป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการ อุตสาหกรรม, รวมถึงอุตสาหกรรมการหมัก. มันจะรวมถึงการปฏิบัติในการใช้เซลล์เช่นจุลินทรีย์, หรือส่วนประกอบของเซลล์เช่นเอนไซม์, เพื่อ สร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ในภาคอุตสาหกรรมเช่นสารเคมี, อาหารและอาหารสัตว์, ผงซักฟอก, กระดาษและเยื่อกระดาษ, สิ่งทอและเชื้อ เพลิงชีวภาพ[45]. ในการทำเช่นนั้น, เทคโนโลยีชีวภาพใช้วัตถุดิบหมุนเวียนและอาจช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและย้ายออกจาก เศรษฐกิจที่มีฐานมาจากปิโตรเคมี10% ของพื้นที่เพาะปลูกของโลกถูกนำมาปลูกพืชจีเอ็มในปี 2010. ณ ปี 2011, พืชดัดแปรพันธุกรรมที่ แตกต่างกัน 11 ชนิดได้รับการปลูกในเชิงพาณิชย์บน 395 ล้านเอเคอร์ (160 ล้านเฮคตาร์) ใน 29 ประเทศเช่นสหรัฐอเมริกา, บราซิล, อาร์เจนตินา, อินเดีย, แคนาดา, จีน, ปารากวัย, ปากีสถาน, แอฟริกาใต้, อุรุกวัย, โบลิเวีย, ออสเตรเลีย, ฟิลิปปินส์, พม่า, บูร์กินาฟาโซ, เม็กซิโกและสเปน[