مهندسی مولکولی

23اسفند 1401
بدون دیدگاه
وبلاگ

مهندسی مولکولی به معنای انتخاب مولکول هایی با خواص مناسب و سپس سازماندهی آنها در یک نانوساختار، یعنی طراحی معماری مولکولی مناسب برای تولید محصول یا فرآیند مورد نظر است.

طبیعت همچنین معماری های مولکولی را به روش های مختلف از جمله از طریق روش DNA و از طریق انتخاب ایجاد می کند.

در این موارد، مهندسی مولکولی به دنبال درک این معماری‌های نانومقیاس است تا راه‌هایی برای تقلید و بهبود آنها ایجاد کند.

منظور از مهندسی مولکولی چیست؟

مهندسی مولکولی هر راهی برای ایجاد مولکول است. می توان از آن برای ایجاد، در مقیاس بسیار کوچک، معمولاً یک به یک، مولکول های جدیدی استفاده کرد که ممکن است در طبیعت وجود نداشته باشند یا فراتر از محدوده بسیار باریکی از شرایط پایدار باشند.

امروزه، این یک فرآیند پیچیده است که نیازمند دستکاری دستی مولکول‌ها با استفاده از دستگاه‌هایی مانند میکروسکوپ‌های تونلی روبشی است.

در نهایت، انتظار می رود که از “مولکول های کمکی” خودتکثیر شونده استفاده شود که خود ساخته می شوند.

بنابراین، این رشته را می توان به عنوان شکل دقیقی از مهندسی شیمی که شامل مهندسی پروتئین، ایجاد مولکول های پروتئینی، فرآیندی که به طور طبیعی در بیوشیمی رخ می دهد، مانند تولید مثل پریون ها، در نظر گرفت. با این حال، کنترل بسیار بیشتری نسبت به اصلاح ژنتیکی یک ژنوم موجود فراهم می کند.

همچنین همپوشانی قابل توجهی با فناوری نانو وجود دارد، زیرا هر دو شامل رفتار مواد در مقیاس نانومتری یا کوچکتر می‌شوند.

با این حال، برخی از پیشرفت‌های اولیه در مهندسی مولکولی در زمینه‌های ایمونوتراپی، زیست‌شناسی مصنوعی و الکترونیک چاپی انجام شد.

تاریخچه مهندسی مولکولی

چندین اکتشاف علمی لازم بود تا مهندسی مولکولی به عنوان یک رشته توسعه یابد.

کشف DNA به عنوان وسیله ای برای انتقال رمز ژنتیکی حیات از یک سلول به سلول دیگر و بین نسل ها برای شناسایی مولکول مسئول وراثت ضروری بود.

واتسون و کریک (به همراه فرانکلین و ویلکینز) ساختار DNA، سنگ بنای ژنتیک مولکولی را کشف کردند.

جداسازی اندونوکلئاز محدود در اشریشیا کلی (E. coli) توسط Werner Arber، Daniel Nathans و Hamilton Smith در سال 1969 زمینه مهندسی ژنتیک را باز کرد.

آنزیم های محدود کننده برای خطی کردن DNA برای جداسازی با الکتروفورز و ساترن بلات برای شناسایی بخش های DNA خاص با استفاده از پروب های هیبریداسیون استفاده شد.

در سال 1971، برگ اولین مولکول DNA نوترکیب و اولین پلاسمید DNA نوترکیب را با استفاده از آنزیم های محدود کننده ایجاد کرد.

ده سال بعد، اولین ژنوم کامل توالی یابی شد و به دنبال آن توالی یابی ژنوم انسان توسط پروژه ژنوم انسانی در سال 2001 انجام شد.

کاربرد مهندسی مولکولی

از ژنتیک مولکولی برای تولید محیط کشت باکتریایی، تحقیقات بالینی در تولید واکسن، تولید حیوانات تراریخته برای تحقیقات بیماری و دارو یا تولید غذاهای بیشتر و بهتر و تولید حیوانات تراریخته با ویژگی های جدید استفاده می شود.

در کشاورزی نیز ژنتیک مولکولی نشان دهنده تولید گیاهانی با ویژگی های مطلوب مانند تحمل شرایط سخت، بهره وری بیشتر و مقاومت در برابر آفات کشاورزی است.

علاوه بر این، ژنتیک مولکولی برای شناسایی جهش ها یا نشانگرهای ژنتیکی مرتبط که باعث تفاوت در فنوتیپ ها می شوند، استفاده می شود.

دانش ژنتیک مولکولی زندگی را متحول کرده است.

از آنجایی که واتسون و کریک برای اولین بار پیشنهاد کردند که DNA، ماده ژنتیکی همه موجودات، یک مارپیچ دوگانه است.

به عنوان مثال، با کمک تکنیک‌های شبیه‌سازی مولکولی که در دهه 1970 توسعه یافت.

محققان توانستند نسخه‌های متعددی از ژن‌های هدف را به دست آورند و عملکرد آنها را مطالعه کنند.

این روش ها به ویژه در مطالعه بیماری های ارثی ژنتیکی مانند سرطان مفید هستند.