Εφαρμοσμένη Βιοτεχνολογία

Πώς αλλάζουν οι κυτταρικές πληροφορίες, μελέτη βιοδιεργασιών χρήσης καλλιεργειών ζωϊκών κυττάρων, μελέτη βιοδιεργασιών χρήσης καλλιεργειών φυτικών κυττάρων, χρησιμοποίηση γενετικά τροποποιημένων μικροοργανισμών, ιατρικές εφαρμογές της Μηχανικής των Βιοδιεργασιών, παραδοσιακές Βιομηχανικές διεργασίες

Στόχοι Μαθήματος

Το μάθημα αποβλέπει στο να γίνει κατανοητή στο Χημικό Μηχανικό η έννοια της αξιοποίησης του κυττάρου (μικροβιακού, φυτικού, ζωϊκού) αλλά και των ενδοκυτταρικών συστημάτων (ένζυμα, ενδοκυτταρικά οργανίδια, κλπ) στην παραγωγή προϊόντων βιοτεχνολογικού ενδιαφέροντος, υπό την έννοια του κυτταρικού εργοστασίου (το κύτταρο ως βιοαντιδραστήρας) ως συνέχεια της αξιοποίησης του κυττάρου με τη χρήση βιοαντιδραστήρα, που διδάσκεται στο πλαίσιο του μαθήματος της Βιοχημικής Μηχανικής. Η αξιοποίηση του κυττάρου συνεπάγεται το σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των κυτταρικών μηχανισμών με τη λογική της μηχανικής τους διαχείρισης, ώστε να οδηγούνται στην υπερπαραγωγή ενδιάμεσων μεταβολιτών εφόσον αυτοί αποτελούν τα βιοτεχνολογικού ενδιαφέροντος προϊόντα ή στη δημιουργία νέου φαινότυπου με ενδιαφέρουσες ιδιότητες. Ακόμη, γίνεται κατανοητή η δυνατότητα που προσφέρεται για την προσθήκη νέων μεταβολικών δικτύων από διαφορετικής προέλευσης κύτταρα που δίνουν στα κύτταρα στόχους νέες επιθυμητές ιδιότητες και εφαρμογές. Στο μάθημα διδάσκονται οι σημαντικότεροι κυτταρικοί μηχανισμοί όπως η γονιδιακή έκφραση, η πρωτεϊνοσύνθεση, τα μεταβολικά δίκτυα, ο αναβολισμός, ο ρόλος της κυτταρικής ενέργειας και η δυνατότητα διαχείρισής τους με εργαλεία γενετικής μηχανικής καθώς και ολιστικής ρύθμισής τους μέσα από την ποσοτικοποιημένη έκφραση των γονιδίων και τη μαθηματική επεξεργασία των διαφόρων μεταβολικών και γονιδιακών δικτύων. Επίσης, δίνεται η δυνατότητα να ενημερωθούν για την ύπαρξη κατάλληλων πληροφορικών προγραμμάτων καθώς την αξιοποίηση πολυάριθμων βάσεων βιολογικών δεδομένων. Τέλος αναλύεται η έννοια της ολιστικής ρύθμισης και κατ’ επέκταση η σύνθεση νέων δικτύων π.χ γονιδιακών και μεταβολικών με την έννοια της «Συνθετικής Βιολογίας». Δίνονται παραδείγματα χρησιμοποίησης μικροβιακών, ζωϊκών και φυτικών κυττάρων σε βιοτεχνολογικές διεργασίες. Δεν θα πρέπει όμως να αγνοείται ότι το κύτταρο και γενικά οι μηχανισμοί της ζωής θα πρέπει να αντιμετωπίζονται με σεβασμό και περίσκεψη.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Για το μάθημα αυτό απαιτούνται γνώσεις αρχών κυτταρικής βιολογίας, βιοτεχνολογίας περιβάλλοντος και βιοχημική μηχανικής.

Περιεχόμενα

Εισαγωγή – Βιο-οικονομία        Βιομηχανική Βιοτεχνολογία      Συστημική Βιολογία  Συνθετική Βιολογία  Συστημική Βιοτεχνολογία  Ολιστική Ρύθμιση της λειτουργίας του κυττάρου Στοιχεία μεταβολισμού/αναβολισμού/ κυτταρικής ενέργειας  Σχεδιασμός και μοντελοποίηση της λειτουργίας του κυττάρου  Γονιδιακή ρύθμιση  Ποσοτικοποίηση της γονιδιωματικής έκφρασης Πρωτεωμική  Μεταβολομική/μεταβολική ρύθμιση Μεταβολική Μηχανική Συστημική Βιοτεχνολογία και Βιοπληροφορική Γενετική Μηχανική Αλληλούχηση του DNA Βιομηχανικοί μικροοργανισμοί Καλλιέργειες  ζωϊκών κυττάρων Προϊόντα καλλιεργειών ζωϊκών κυττάρων Μηχανική ιστών Καλλιέργειες φυτικών κυττάρων Παράδειγμα Βιοτεχνολογικής εφαρμογής φυτικών κυττάρων Παραγωγή βιοντήζελ με ενζυμική τεχνολογία Γενωμική και Βιοηθική