CALM/arwiki huggingface dataset:
يسبب النظام الغذائي الذي يفتقر فيتامين(د) إلى تلين العظام (الكساح عند الأطفال). ويعتبران نادرين في العالم المتقدم. عدم التعرض للشمس قد يسبب نقص الكالسيديول (25 هيدروكسي فيتامين د) في الدم. وهذا النقص يسبب ضعف في تمعدن العظام ويؤدي إلى مرض تليين العظام وهما بالتفصيل :
يقول المدير العام للبحوث والتنموية وكبير المستشارين العلميين
لوزارة الصحة في المملكة المتحدة وهيئة الخدمات الصحية الوطنية أنه خلال فصل الشتاء ينبغي إعطاء مكملات فيتامين(D) للأطفال الذين تتراوح أعمارهم ما بين ستة أشهر إلى خمس سنوات. ولا ينصح بأخذ هذه المكملات للناس الذين يحصلون على ما يكفي من فيتامين(D) من خلال وجباتهم الغذائية ومن أشعة الشمس.
تظهر بعض البحوث أن الناس ذوي البشرة الداكنة الذين يعيشون في المناخ المعتدل لديهم مستويات متدنية من فيتامين(د). والمستنتج من ذلك أن الناس ذوي البشرة الداكنة هم أقل كفاءة في تصنيع فيتامين(D) لأن الميلانين في الجلد يعوق توليف فيتامين(D)، ولكن دراسة حديثة تقول أن نقص فيتامين(D) في أوساط الأفارقة قد يكون راجعا إلى أسباب أخرى. الأدلة الحديثة تقول أن هرمون الغدة الدرقية هو السبب في النتائج السلبية للقلب والأوعية الدموية، وأن النساء السود لديهن زيادة في هرمون الغدة الدرقية عند أدنى مستوى للمركب مقارنة بالنساء البيض. وجدت دراسة واسعة النطاق للمحددات الوراثية لقصور فيتامين(D) في القوقازيين ليس له علاقة بالتصبغ.
من ناحية أخرى، فإن حدوث انخفاض موحد للمركب عند الهنود الذين يعيشون في الهند والصينيين في الصين، لا تدعم الفرضية القائلة بأن انخفاض المستويات المشاهدة عند المصطبغ الأكثر بسبب عدم وجود توليف من الشمس عند خطوط العرض العليا؛ حث صاحب الدراسة المهاجرين ذوي البشرة الداكنة بأخذ مكملات فيتامين(D) مع ذلك، يقول: "لا أرى أي خطر، أو جانب سلبي، هناك فقط فائدة محتملة".
أكد الباحثون من معهد صحة الطفل في جامعة لندن بإنجلترا أن نقص فيتامين د في الجسم قد يؤدي إلى ارتفاع ضغط الدم (المصدر)
الجرعة الزائدة (السمية).
التناول المستمر عند البالغين الأصحاء لأكثر من 1250 ميكروغرام في اليوم أي ما يعادل (50,000 وحدة دولية) يمكن أن ينتج عنه تسمم واضح بعد عدة شهور؛ أولئك الذين لديهم حالات طبية معينة مثل فرط الدريقات هم أكثر حساسية لفيتامين(D) وتطور فرط كالسيوم الدم استجابة لأية زيادة فيتامين(د) في الغذاء، في حين أن فرط كالسيوم الدم عند الأمهات خلال فترة الحمل قد يزيد حساسية الجنين بسبب تأثيرات فيتامين(D) ويؤدي إلى متلازمة التخلف العقلي وتشوهات الوجه. يجب على النساء الحوامل أو المرضعات استشارة الطبيب قبل تناول مكملات فيتامين(د). بالنسبة للرضع (حتى 12 شهرا) ضبط الحد الأعلى المسموح (الكمية القصوى التي يمكن تحملها دون ضرر) في 25 ميكروغرام/يوم (1000 وحدة دولية). تسبب ألف ميكروجرام (40,000 وحدة دولية) في اليوم الواحد عند الرضع سمية في غضون شهر واحد. في 30 نوفمبر 2010 زاد معهد الطب الحد الأعلى المسموح به بعد ما كلف من قبل الحكومتين الكندية والأمريكية وذلك كما يلي :
تسبب الجرعة الزائدة من فيتامين(D) فرط كالسيوم الدم، وأهم أعراضها :
فقدان الشهية، غثيان، يمكن أن يحدث قيء كثيرا ما يعقبه بوال، عطاش، الضعف، الأرق، عصبية، حكة، وفي نهاية المطاف فشل كلوي. وقد يتطور إلى بيلة بروتينية، أسطوانة بولية، آزوتيمية، و (وخصوصا في الكلى).
يتم التعامل مع سمية فيتامين(D) بإيقاف مكملات الفيتامين وتقييد كمية الكالسيوم. عندها قد يكون الفشل الكلوي لا رجعة فيه. التعرض الطويل لأشعة الشمس لا يسبب عادة تسمم. التعرض للأشعة الفوق بنفسجية لذوي البشرة الفاتحة في غضون 20 دقيقة (3-6 مرات أطول للبشرة المصطبغة) تصل عندهم تركيزات فيتامين(D) للسلائف المنتجة في الجلد إلى التوازن، وأي زيادة من فيتامين(D) يتم إنتاجه يتحلل.
نشرت حالات تسمم تنطوي على فرط كالسيوم الدم التي كانت فيها جرعات فيتامين(د) و25-هيدروكسي فيتامين(د) في اليوم الواحد أعلى من 40,000 وحدة دولية (1000 ميكروغرام).
توجد أشكال متعددة (فيتامير) من فيتامين(D) (انظر الجدول). أهم شكلين هما:
ويشير فيتامين(D) بدون لاحقة سفلية إلى إما (D2) أو (D3) أو إلى كليهما، وتعرف مجتمعة باسم كالسيفرول. وقد تم التعرف على فيتامين(D2) كيميائيا في عام 1932. في عام 1936 تم تأكيد البنية الكيميائية لفيتامين(D3) وثبت أنه ينتج من الإشعاع فوق البنفسجي للمركب (7-ديهيدروكوليستيرول).
الأشكال المختلفة كيميائيا من فيتامين(D) هي سيكوسترويد؛ مثل ستيرويدات أحد روابط الستيرويدات الحلقية المكسورة. الفرق بين التركيبة الهيكلية لفيتامين(D2) وفيتامين(D3) في السلسلة الجانبية لهما. تحتوي السلسلة الجانبية لفيتامين(D2) على رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون 22 و 23، ومجموعة الميثيل على الكربون 24.
يتم إنتاج فيتامين(D3) (كوليكالسيفيرول) عن طريق الأشعة فوق البنفسجية من سلفه 7-ديهيدروكوليستيرول. يحدث هذا الجزيء بشكل طبيعي في جلد الحيوانات والحليب. ويمكن تكوين فيتامين(D3) عن طريق تعرض الجلد للأشعة الفوق البنفسجية، أو من خلال تعريض الحليب مباشرة للأشعة فوق البنفسجية (تعتبر إحدى الطرق التجارية).
فيتامين(D2) هو مشتق من إرغوستيرول، وهو غشاء الستيرول لفطر الإرغوت الذي تنتجه بعض الكائنات الحية مثل العوالق النباتية، واللافقاريات، والخمائر، والفطريات الراقية مثل المشروم. يتم إنتاج فيتامين(D2) إرغوكالسيفيرول في كل هذه الكائنات من الإرغوستيرول، وذلك استجابة للأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، مثل جميع الأشكال لفيتامين(D) فإنه لا يمكن تصنيعها دون الأشعة الفوق البنفسجية. ولا يتم إنتاج فيتامين(D2) من النباتات البرية أو الفقاريات لأنها تفتقر إلى سلائف إرغوستيرول. ومن المتوقع أن يكون المصير البيولوجي لإنتاج من فيتامين(D2) نفسه بالنسبة لـ، ويمكن لفيتامين(D2) أن يكون بديلا عن فيتامين(D3) في النظام الغذائي للإنسان بالرغم من بعض الخلافات على صحة ذلك.
الإنتاج في الجلد.
يتكون فيتامين(D3) في الجلد عندما يتفاعل 7-ديهيدروكوليستيرول مع الأشعة فوق البنفسجية (نوع B) عند الأطوال الموجية ما بين 270 و 300 نانومتر، وتكون ذروة التكوين ما بين 295 و 297 نانومتر. وتكون هذه الأطوال الموجية في ضوء الشمس عندما يكون مؤشر الأشعة فوق البنفسجية أكبر من ثلاثة، وكذلك في الضوء المنبعث من المصابيح الفوق البنفسجية في سرير حمام الشمس (التي تنتج الأشعة الفوق بنفسجية الطويلة (نوع A)، ولكن عادة ما تنتج ما بين 4% إلى 10% من إجمالي انبعاثات الأشعة (نوع B)). يمكن تكوين فيتامين(D3) في الجلد عندما يكون مؤشر الأشعة فوق البنفسجية أكبر من ثلاثة، والذي يحدث في المناطق الاستوائية بشكل يومي، وبشكل يومي في المناطق المعتدلة فقط خلال مواسم الربيع والصيف، وشبه معدومة داخل دوائر القطبين.
يتكون الجلد من طبقتين رئيسيتين:
البشرة السميكة في باطن القدم والراحتين تتكون من خمسة طبقات؛ وهي من الخارج إلى الداخل :
ويتم إنتاج فيتامين(D) في الطبقتين الأعمق (القاعدية والشائكة).
يتم إنتاج الكوليكالسيفيرول (D3) بتفاعل كيميائي ضوئي للمركب (7-ديهيدروكوليستيرول) في الجلد؛ ويتم إنتاج -ديهيدروكوليستيرول بكميات كبيرة في الجلد لأغلب الحيوانات الفقارية، تشمل الإنسان. ويتضح أن مركب الكوليكالسيفيرول ناقص بشكل طبيعي عند فئران الخلد العارية ومستويات المركب () لا يمكن كشفها. إن وجود الفراء أو الريش في بعض الحيوانات يمنع الأشعة فوق البنفسجية من الوصول إلى الجلد ففي الطيور والثدييات ذات الفراء يتم تصنيع فيتامين (D) من الإفرازات الدهنية للجلد على الريش أو الفرو ويتم الحصول على الفيتامين عن طريق الاستمالة ولعق الفراء.
يتم إنتاج فيتامين د3 (كوليكالسيفيرول) صناعيا من خلال تعريض 7-ديهيدروكوليستيرول لضوء الأشعة فوق البنفسجية، ويلي ذلك تعقيمه. إن المركب 7-ديهيدروكوليستيرول ()هو عبارة عن مادة طبيعية موجودة في دهن الصوف (اللانولين) في الأغنام والحيوانات الأخرى ذات الصوف. ويتم إنتاج فيتامين د2 (إركوكالسيفـرول) بنفس الطريقة باستخدام إركوستيرول من الخميرة أو الفطر كمادة أولية.
يتم تحويل فيتامين(د) في الكبد إلى كالسيديول والذي يعرف بالكالسيفيديول، أو 25-هيدروكسيكوليكالسيفيرول () أو 25-هيدروكسيفيتامين(د) ()؛ تختصر بـ ؛ وهي مستقلب فيتامين(د) محدد يتم قياسها في الدم لتحديد حالة فيتامين (د) في الشخص. يتم تحويل جزء من الكالسيديول عن طريق الكلى بواسطة وحيدات البلاعم في جهاز المناعة إلى كالسيتريول الشكل النشط بيولوجيا من فيتامين(د). يتوزع الكالسيتريول كهرمون في الدم، وتنظيم تركيز الكالسيوم والفوسفات في جريان الدم ويعزز النمو الصحي وإعادة تشكيل العظام. كما يتم تحويل الكالسيديول إلى الكالسيتريول خارج الكلى لأغراض أخرى مثل التكاثر، التمايز والموت المبرمج للخلايا؛ الكالسيتريول يؤثر أيضا على الوظائف العصبية العضلية والالتهابات.
تتوسط آثار الكالسيتريول البيولوجية عن طريق الربط بمستقبلات فيتامين د (VDR)، التي تقع أساسا في نوى الخلايا المستهدفة. يسمح الكالسيتريول لمستقبلات فيتامين د لتكون بمثابة عامل إنساخ ينظم التعبير الجيني للبروتينات الناقلة، التي تشارك في امتصاص الكالسيوم في الأمعاء.
تنتمي مستقبلات فيتامين (د) إلى طائفة المستقبلات النووية لمستقبلات هرمون ستيرويد/الدرقية، يتم إنتاج مستقبلات فيتامين(د) بواسطة الخلايا في معظم الأعضاء مثل الدماغ، القلب، الجلد، الغدد التناسلية، البروستاتا والثدي. يؤدي تنشيط مستقبلات فيتامين(د) في الأمعاء، العظام، الكلى، خلايا الغدة الدرقية إلى الحفاظ على مستويات الكالسيوم والفوسفور في الدم (بمساعدة هرمون الغدة الدرقية والكالسيتونين) وكذلك الحفاظ على مكونات العظام.
يزيد فيتامين د من الضغط على جين الهيدروكسيلاز التيروزين في الخلايا النخامية الكظرية. كما تشارك في التركيب الحيوي لعوامل التغذية العصبية وتجميع سينسيز اكسيد النيتريك، وزيادة مستويات الجلوتاثيون.
الجرعة الموصّى بها.
فيتامين د الذي يكون على شكل مكملات (كبسولات) يمكن الحصول عليه كفيتامين د 2 (ergocalciferol) أو كفيتامين د 3 (cholecalciferol). تحتوي الكبسولات متعددة الفيتامين (Multivitamins) في العادة على جرعة فيتامين د الموصّى بها عموما 200-400 آي يو (وحدة دولية)، أو 5-10 ميكروغرام، كلّ يوم. 400 آي يو توجد في حبوب فيتامينات ما قبل وبعد الولادة.
المسنون والمصابين بمتلازمة سوء الامتصاص، والفشل الكبدي، ومتلازمة الالتهاب الكلوي، يأخذون مكملات تحتوي على 50,000 آي يو، أو 1,255 ميكروجرام، أسبوعيا لفترة ثمانية أسابيع.
هذه العلاجات يجب أن ترتّب تحت إشراف الطبيب.
عند البالغين، تناول أكثر من 1250 مغ يومياً يمكن أن ينتج عن تسمم بعد عدّة أشهر.
التقانة الحيوية أو التقنية الحيوية أو التكنولوجيا الحيوية هي تطبيق المعلومات المتعلقة بالمنظومات الحية بهدف استعمال هذه المنظومات أو مكوناتها في الأغراض الصناعية. أي أنها تقنية مستندة على علم الأحياء، خصوصًا عندما تستعملَ في الزراعة، علم الغذاء، والطب.
التقانة الحيوية هي ترجمة مصطلح Biotechnology أي استخدام تطبيقات التقنية الحديثة في معالجة الكائنات الحية.
وتعريفها في المجمل هو:
التعامل مع الكائنات الحية على المستوى الخلوي وتحت الخلوي من أجل تحقيق أقصى استفادة منها صناعيًا وزراعيًا وبالتالى اقتصاديًا وذلك عن طريق تحسين خواصها وصفاتها الوراثية.
الفرع يركز على دراسة الجانب الجيني للكائن وعلى طرق وتقنيات نقل الجينات من كائن إلى آخر لتعديل صفة ما أو تحسين عيب.
استُعمل مصطلح التقانة الحيوية لأول مرة من قبل الاقتصادي الزراعي المجري كارل إيركي سنة 1919 ليعني به "كل خطوط العمل المؤدية إلى منتجات، ابتداءً من المواد الأولية بمساعدة كائنات حية".
توسع التعريف مؤخرًا ليشمل إنتاج مواد بمساعدة كائنات حية كالأنزيمات والكتلة الحيوية، ثم تم تضييق التعريف ليركز على تقانات جديدة بدلاً من عمليات الإنتاج التقليدية حيث اصبحت نظرية الزراعة هي الطريقة المثلى لأنتاج الطعام منذ ثورة العصر الحجري الحديث ومن خلال التقانات الحيوية المبكرة تسنى للمزارعين اختيار وتوليد أفضل المحاصيل وبذلك أصبحت الغلة أعلى لأنتاج غذاء كافي لدعم تزايد السكان.
مؤخرًا، بدأت بعض التقانات الحيوية تستغني عن الكائنات الحية مثلما في تقنية مصفوفة دنا صغيرة DNA microarray أو تقنية العناصر المشعة.
بعد اكتشاف الحمض النووي، حققت الأبحاث في بيولوجيا الخلية والكيمياء الدوائية العديد من القفزات العلمية، حيث انتقلت من زراعة الخلايا إلى هندسة الخلايا والأنسجة الحية، سواء كانت صحية أو سرطانية، مع اندماج الخلايا، واختراع لقاحات جديدة، والمنشطات المناعية. تقدم الإخصاب الاصطناعي والتلاعب الجنيني معًا.
في نهاية التسعينيات، ظهرت شركات متخصصة في التكنولوجيا الحيوية. تُعرِّفهم منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) على أنهم "شركات تعمل في مجال التكنولوجيا الحيوية لأنها تستخدم تقنية حيوية واحدة على الأقل لإنتاج سلع أو خدمات و / أو لتحسين البحث والتطوير في مجال التكنولوجيا الحيوية. قد يكون لبعض هذه الشركات مجالات عمل واسعة جدًا ولكنها تخصص جزءًا صغيرًا فقط من نشاطها الاقتصادي للتكنولوجيا الحيوية
من عام 2000 إلى عام 2010، يتم استخدام الكائنات الحية الدقيقة، وربما المعدلة وراثيًا، والعديد من الإنزيمات بشكل متزايد في العديد من قطاعات الاقتصاد ؛ في البحث، في صناعة الأغذية الزراعية والأدوية، في بعض الأنشطة الطبية أو أنشطة إعادة التدوير، التخلص من النفايات، إزالة تلوث التربة أو المياه، إنتاج الطاقة (الهضم اللاهوائي، إلخ) على وجه الخصوص. لكن هذه المستجدات تؤثر أيضًا على بعض الأنشطة ذات الصلة (الصيانة والتنظيف والإصلاح وتثير أسئلة جديدة تتعلق بالسلامة والصحة في العمل)
في الوقت نفسه، ومع بعض التأخير في كثير من الأحيان، تميل لوائح العمل إلى التطور لحماية صحة العمال من المخاطر الجديدة
تطبيقات التكنولوجيا الحيوية.
العلاج الجيني أي معالجة الأمراض الوراثية في البشر باستخدام التكنولوجية الحيوية في نقل وتعديل الجينات المعطوبة، بالإضافة إلى إمكانية زرع أعضاء جديدة باستخدام المحتوى الوراثي لخلية المريض بدلا من أن ينقل له عضو من متبرع أو من ميت.
إنتاج أدوية خاصة بالمحتوى الجينى للفرد أو ما يعرف بعلم الصيدلة الجيني.
التعامل في قضايا اثبات النسب وفي الطب الشرعى بوحدات الDNA في الجانب الجنائي من القضايا للكشف عن هوية المجرم عن طريق البصمة الوراثية، بالإضافة إلى فحوصات ما قبل الزواج لمعرفة احتمالية الإصابة بالأمراض في الأجيال القادمة.
الكائنات الدقيقة.
تستخدم الكائنات الدقيقة (خاصة البكتريا والفيروسات) على نطاق واسع في مشروعات التكنولوجيا حيوية على سبيل المثال:
- إنتاج البروتينات كالانسولين البشرى(humo insulin)
- استخدام البكتريا في إنتاج الاسمدة الحيوية(bio fertilizers) بدلاً من استخدام الاسمدة الكيماوية.
- في تنقية المياة من الملوثات.
- التخلص من المخلفات العضوية.
- تصنيع المركبات الكيميائية المستخدمة في العقاقير.
- استخدام الكائن الدقيق كناقل لبعض الجينات التي تحمل الصفات المرغوبة.
على الصعيد الزراعى فتح مجال التكنولوجيا الحيوية أفاقاً واسعة جدًا في الإنتاج النباتى.
- إمكانية نقل جينات بعض الصفات المرغوبة (مثل تحمل درجة الحرارة ونقص المياه من نباتات صحراوية) إلى نباتات أخرى.
- التحكم في أحجام وأشكال الثمار والنباتات بشكل عام (زيادة الحجم وتغيير اللون والشكل حسب الرغبة).
- إمكانية رفع القيمة الغذائية لمحصول ما بإضافة بعد الصفات الوراثية من محاصيل أخرى.
- مضاعفة كميات المحاصيل الناتجة واختزال الوقت اللازم للنمو وبالتالى المساعدة على القضاء على المجاعات وارتفاع أسعار الغذاء.
- إنتاج وقود حيوي.
وتصنف مجالات التكنولوجيا الحيوية أيضا بالألوان:
الحمراء.
في المجال الطبى، من أمثلتها إنتاج المضادات الحيوية من الكائنات الحية واستخدام الهندسة الوراثية لمعالجة الأمراض وفي منابلة الجينات وكذلك إمكانية إنتاج أدوية خاصة بالمحتوى الجينى لفرد ما.
الخضراء.
في المجال الزراعى، من أمثلتها إنتاج النباتات المعدلة وراثيًا ذات الفوائد العدة كما أخبرنا من قبل باستخدام زراعة الانسجة أو غيرها، المبيدات الحشرية غير الكيميائية، الاسمدة الحيوية..
البيضاء.
من أكثر المجالات انتشارا وقد ادخلت العديد من التعديلات على صناعات قديمة (كالورق والبلاستيك) وهي المعروفة أيضًا بالتكنولوجيا في المجال الصناعي، من أمثلتها استخدام الكائنات الحية لإنتاج مواد كميائية مطلوبة للاستخدام التجارى حيويًا بدلاً من إنتاجها صناعيًا وتشمل أيضًا التصنيع الدوائي وإنتاج الفيتامينات هناك أيضًا المعالجة الخاصة للأنسجة والجلود، إنتاج البلاستيك القابل للتحلل العضوى..
الصفراء.
قسم التكنولوجيا الحيوية الأصفر (أو التكنولوجيا الحيوية مع الحشرات كما يعرف الناس ذلك) هو مماثل إلى الأحمر (الحيوانات) والأخضر (النباتات) من التكنولوجيا الحيوية.
مما يجعلها بسيطة، وتكنولوجيا المعلومات الحيوية هو استخدام الهندسة الحيوية لجعل الطعام أفضل.
مما يجعل مستودع هائل لجميع المواد الطبيعية المتاحة للاقتصاد الحيوي هو التكنولوجيا الحيوية الأصفر التي يسمى أيضا "التكنولوجيا الحيوية الحشرات".
انها فرع في مجال التجارة الدولية المتعلقة بإنتاج الأغذية حيث يتم استخدام الجينات النشطة في الحشرات للتطبيق في الزراعة والطب.
ويعتمد أكثر من 200,000 نوع الحشرات على النبات للأغذية.
على مدى الوقت، تطورت لتشين على اندفاع النباتات النباتية النباتية المنتجة لإنتاج عضلات الأعشاب. يتم ترميز عمليات إزالة السموم هذه في جينات مختلفة. تعمل التكنولوجيا الحيوية الآن على تحويل هذه الجينات بطريقة تسمح بسمك النباتات.
كما تم إحراز تقدم التقدم مع استخدام تكنولوجيا راي.
من ناحية أخرى، من الواضح أن صناعة اللحوم لديها فئير، تأثير على البيئات العالمية.
إزالة الغابات، والأعلاف الثقيلة، واستخدام المياه النظيفة ضرورية لرفع الثروة الحيوانية، في حين أن الآفات، المضادات الحيوية، والنفايات الحيوانية، والتلوث المباشر. من تحويل الموارد لإنشاء المزارع وبروغراتهم اللاحقة - صناعة اللحوم هي المسؤولة عن 24% من انبعاثات غازات الدفيئة وحده.
هل ما هي التكنولوجيا الحيوية الأصفر تتضمن التقليل من الاستغلال البيئي من تعديل إنتاج اللحوم من استخلاص السموم الاستخراج المنتجات السلبية المنتجات التطبيقات المتنقلة الأصفر الألواح الحيوية الأصفر الأصفر ذات الصلة لديها مجموعة واسعة من التطبيق لإنتاج الأغذية. وهنا بعض الأمثلة حيث كان الأفلام الأصفر فعالة فعالة.
الزرقاء.
هذا المجال هو التكنولوجيا الحيوية التي تتعامل مع عالم البحار والكائنات البحرية، وليس في هذا الفرع الوليد على الساحة العربية تطبيقات رائدة تُذكر حتى الآن..
تقانة حيوية للأغذية.
التقانة الحيوية للأغذية هي فرع من العلوم الغذائية يتم فيها تطبيق أساليب التقانة الحيوية الحديثة. التقانة الحيوية للأغذية تعود إلى عقود عديدة، حيث قام الناس في الماضي بتهجين أنواع نباتات وحيوانات مماثلة من أجل استنباط أصناف جديدة من الطعام.
وتم استخدام عمليات تقانة حيوية مختلفة لخلق وتحسين منتجات غذائية ومشروبات جديدة من بينها التخمير والمضافات الغذائية والاستنباتات النباتية والحيوانية والأغذية المعدلة وراثيا. والكائنات الحية الدقيقة المشاركة في هذه العمليات عادة ما تشمل البكتيريا والخميرة والطحالب والعفن.
يعود استخدام التقانة الحيوية للأغذية إلى آلاف السنين إلى زمن السومريين والبابليين. وهذه المجموعات من الناس استخدمت الخميرة لعمل مشروبات مخمرة مثل الجعة. كما تم استخدام الإنزيمات النباتية مثل المالت (الشعير النابت) منذ آلاف السنين، قبل أن يكون هناك حتى فهم للإنزيمات. وتم إحراز مزيد من التقدم في مجال التقانة الحيوية للأغذية مع اختراع المجهر من قِبل أنطون فان يوينهويك (Anton van Leeuwenhoek)، الأمر الذي أتاح للبشر اكتشاف الكائنات الحية الدقيقة التي سيتم استخدامها بعد ذلك في إنتاج الغذاء.
علاوة على ذلك، تم إحراز تقدم في مجال التقانة الحيوية للأغذية في عام 1871م عندما اكتشف لويس باستور (Louis Pasteur) أن تسخين العصائر إلى درجة حرارة معينة من شأنه أن يقتل البكتيريا السيئة التي من شأنها أن تؤثر على التخمير. تم بعد ذلك تطبيق هذه العملية على إنتاج الحليب، حيث يتم تسخين الحليب إلى درجة حرارة معينة لتحسين سلامة الأغذية.
وشهدت علوم الأغذية والتقانة الحيوية للأغذية بعد ذلك تقدمًا لتشمل اكتشاف الإنزيمات ودورها في التخمير وهضم الأطعمة. ومع هذا الاكتشاف، ظهر المزيد من التقدم والتطور التكنولوجي في مجال الإنزيمات. واستخدمت الإنزيمات الصناعية المعتادة مستخلصات نباتية وحيوانية، ولكن تم استبدال هذا لاحقًا بالإنزيمات الجرثومية. ومن الأمثلة على ذلك استخدام كيموسين في إنتاج الجبن؛ وكان الجبن يُصنع عادة باستخدام منفحة الإنزيم التي يتم استخراجها من بطانة معدة الأبقار. ثم بدأ العلماء في استخدام الكيموسين المأشوب من أجل تخثر الحليب الأمر الذي ينتج روائب الجبن.
وإنتاج الإنزيمات الغذائية باستخدام الإنزيمات الميكروبية كان أول تطبيق للكائنات الحية المعدلة وراثيًا.
وتطورت التقانة الحيوية للأغذية لتشمل استنساخ النباتات والحيوانات كذلك تحقق المزيد من التطور في الأغذية المعدلة وراثيًا في السنوات الأخيرة.
المعلوماتية الحيوية ' أو علم الأحياء الحاسوبي هو استخدام أحدث تقنيات الرياضيات التطبيقية، المعلوماتية informatics، الإحصاء، وعلوم الحاسب لحل مشكلات بيولوجية حيوية.
جهود الأبحاث الرئيسية في هذا الحقل تتضمن التراصف التسلسلي Sequence alignment، إيجاد المورثات، مشروع الجينوم البشري، تراصف البنية البروتينية protein structural alignment، تنبؤ البنية البروتينية protein structure prediction، التنبؤ بالتعبير الجيني gene expression، وتآثرات بروتين-بروتين، إضافة لنمذجة التطور.
المعلوماتية الحيوية (البيوإنفورماتيك) من أحدث علوم الحاسب ،ومن المتوقع في المستقبل القريب أن يشتد الطلب على الخبراء في هذا المجال.ووفقاً للمحللين الاقتصاديين فإنّ حجم الاستثمارات في هذا القطّاع ستقارب الستين مليار دولار خلال هذه السنة.
تعريف المعلوماتية الحيوية.
المعلوماتية الحيوية هو تحليل المعلومات البيولوجية باستخدام الكمبيوتر والتقنيّات الإحصائيّة. هو العلم الذي يسعى لاستخدام وتطوير قواعد البيانات والخوارزميّات الحاسوبيّة لتسيع وتعزيز الأبحاث البيولوجيّة.
عرف المعلوماتية الحيوية كما يلي: "المعلوماتية الحيوية" (البيوإنفورماتيك) هو حقلٌ من العلم حيث علم الأحياء ("Biology") وعلوم الحاسب "(Computer Science)" وتكنولوجيا المعلومات (Information techonlogy) دُمجت سويّةً في مجال علميّ واحد.
تنضوي "المعلوماتية الحيوية" على ثلاثة فروع رئيسيّة هي:
و الأنوية والقطع والبنى البروتينيّة.
أمّا ويبوبيديا ("Webopedia") فتعرّف المعلوماتية الحيوية كما يلي:
هي تطبيق التكنولوجيا الحاسوبيّة والمعلوماتيّة في إدارة المعلومات البيولوجيّة,
وبشكل محدّد هي علم تطوير قواعد بيانات وخوارزميّات حاسوبيّة لتسهيل وتسريع الأبحاث البيولوجيّة.
استُخدمت المعلوماتية الحيوية على نطاق واسع في أبحاث الجينوم البشري ضمن مشروع الجينوم البشري الذي حدّد السلسلة الجينيّة الكاملة للإنسان والتي تتكوّن من حوالي ثلاثة بلايّين (مليارات) زوج أساسي وبشكل أساسي ساعد في استخدام المعلومات الجينيّة لفهم الأمراض وكان لها دور في اكتشاف عقاقير جديدة فعّآلة.
إن المصطلحات الثلاثة "المعلوماتية الحيوية" و"البيولوجيا الحوسبيّة" و"البنية التحتيّة للمعلومات البيولوجيّة" تشير إل نفس المضمون تقريبا.
ماالمقصود بالمعلوماتية الحيوية.
المعلوماتية الحيوية هي استخدام تكنولوجيا المعلومات ضمن علم الأحياء (البيولوجيا) للاستفادة من ذلك في عمليات تخزين البيانات (data storage and warehousing),و تحليل سلاسل الحمض النووي (DNA).
للعمل ضمن مجال البيوإنفورماتيك عليك الإلمام بعدد من العلوم تشمل علم الأحياء(Biology) والرياضيات وعلوم الحاسب إضافةً لقوانين الفيزياء والكيمياء والأهم طبعاً هو إلمامك بتكنولوجيا المعلومات (IT)وذلك من أجل تحليل البيانات البيولوجيّة ودراستها.
لا ينحصر استخدام البيوإنفرماتيك في حوسبة البيانات البيولوجية وإنّما يتعدّى ذلك إلى حلّ العديد من المشاكل البيولوجيّة واكتشاف الأنماط الإحيائيّة المتعدّدة.
المهارات المطلوبة لتصبح خبيراً ناجحاً في مجال المعلوماتية الحيوية.
كبداية عليك الإلمام بما يلي:
حول المعلوماتية الحيوية.
في شباط من العام 2001 استطاع العلماء أخيراً حل رموز شيفرة الجينوم البشري، بمعنى آخر استطاع العلماء قراءة سلسلة مكونة ممّا يقارب ثلاثة مليارات من الأزواج الأساسية التي تؤلف جزيء ال "DNA" البشري.
الاصطناع أو التخليق الكيميائي مصطلح يطلق على عملية تصنيع مادة كيميائية ما اعتبارا من مركبات كيميائية أولية غاية في البساطة، تتضمن العملية استخدام إجراءات فيزيائية و كيميائية وتتخللها طبعا تفاعلات كيميائية للحصول على المنتج المراد تصنيعه. ويشترط في طريقة التصنيع أن تكون عملية وقابلة للإعادة reproducible أي يمكن اجراءها في عدة مختبرات. ويفضل أيضا أن تحقق مردودا عاليا. ويتم الاصطناع عن طريق إضافة مادة أو أكئر إلى بعضها البعض حتى يحصل التفاعل الكيماوي بينها ونحصل على مادة جديدة.
يشتمل التخليق الكيميائي على مركب واحد أو أكثر يعرف باسم الكواشف أو المواد المتفاعلة والتي ستخضع للتحول عند تعرضها لظروف معينة. يمكن تطبيق أنواع التفاعل المختلفة لصياغة المنتج المطلوب. يتطلب هذا خلط المركبات في وعاء تفاعل، مثل مفاعل كيميائي أو قارورة بسيطة مستديرة القاع. تتطلب العديد من ردود الفعل شكلاً من أشكال إجراءات العمل أو التنقية لعزل المنتج النهائي.
كمية المنتج المنتجة في تخليق كيميائي هي ناتج التفاعل، والذي يتم التعبير عنه عادة كنسبة مئوية من تحويل المادة المتفاعلة المحددة. عادة ، يتم التعبير عن المحصول الكيميائي كوزن بالجرام (في بيئة المختبر) أو كنسبة مئوية من إجمالي الكمية النظرية للمنتج التي يمكن إنتاجها استنادًا إلى الكاشف المحدد. التفاعل الجانبي هو تفاعل كيميائي غير مرغوب فيه يحدث ، مما يقلل من إنتاج المنتج المطلوب. تم استخدام كلمة توليف لأول مرة من قبل الكيميائي هيرمان كولبي.
تقنية الجزيئات متناهية الصغر أو تقنية الصغائر أو تقنية النانو هي العلم الذي يهتم بدراسة معالجة المادة على المقياس الذري والجزيئي. تهتم تقنية النانو بابتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر.
عادة تتعامل تقنية النانو مع قياسات بين 1 إلى 100 نانومتر أي تتعامل مع تجمعات ذرية تتراوح بين خمس ذرات إلى ألف ذرة. وهي أبعاد أقل كثيرا من أبعاد البكتيريا والخلية الحية. حتى الآن لا تختص هذه التقنية بعلم الأحياء بل تهتم بخواص المواد، وتتنوع مجالاتها بشكل واسع من أشباه الموصلات إلى طرق حديثة تماما معتمدة على التجميع الذاتي الجزيئي. هذا التحديد بالقياس يقابله اتساع في طبيعة المواد المستخدمة، فتقنية النانو تتعامل مع أي ظواهر أو بنايات على مستوى النانو الصغير. مثل هذه الظواهر النانوية يمكن أن تتضمن تقييد كمي التي تؤدي إلى ظواهر كهرومغناطيسية وبصرية جديدة للمادة التي يبلغ حجمها بين حجم الجزيء وحجم المادة الصلبة المرئي. تتضمن الظواهر النانوية أيضا تأثير جيبس-تومسون - وهو انخفاض درجة انصهار مادة ما عندما يصبح قياسها نانويا، اما عن بنايات النانو فأهمها أنابيب النانو الكربونية.
يستخدم بعض الكتاب الصحفيين أحيانا مصطلح (تقنية الصغائر للتعبير عن النانو) رغم عدم دقته، فهو لا يحدد مجاله في تقنية النانو أو الميكرونية إضافة إلى التباس كلمة صغائر التي قد تفهم بمعنى جسيم لأن البعض يسمي الجسيمات بالدقائق.
علوم النانو وتقنية النانو إحدى مجالات علوم المواد واتصالات هذه العلوم مع الفيزياء، الهندسة الميكانيكية والهندسة الحيوية والهندسة الكيميائية تشكل تفرعات واختصاصات فرعية متعددة ضمن هذه العلوم وجميعها يتعلق ببحث خواص المادة على هذا المستوى الصغير.
وتكمن صعوبة تقنية النانو في مدى إمكانية السيطرة على الذرات بعد تجزئة المواد المتكونة منها. فهي تحتاج بالتالي إلى أجهزة دقيقة جدا من جهة حجمها ومقاييسها وطرق رؤية الجزيئات تحت الفحص. كما أن صعوبة التوصل إلى قياس دقيق عند الوصول إلى مستوى الذرة يعد صعوبة أخرى تواجه هذا العلم الجديد الناشئ. بالإضافة ما يزال هناك جدل ومخاوف من تأثيرات تقنية النانو، وضرورة ضبطها.
ثورة النانو في العالم.
انطلقت بعض الدول لعمل دراسات حول هذه التقنية، وقامت دول أخرى بعمل مراكز بحوث ودراسات وجامعات مخصصة لتقنية النانو، وكلفت مجموعة من الخبراء المميزين لدراسة هذه التقنية.