Microbial Factories: Biodiversity, Biopolymers, Bioactive Molecules: Volume 2

این کتاب تلاش‌های محققان علمی برجسته در سراسر جهان را برای رویارویی با دو چالش کلیدی نشان می‌دهد: ۱) ذخایر محدود سوخت‌های فسیلی آلاینده، و ۲) مقادیر روزافزون زباله‌های تولید شده. این مطالعات موردی راه‌حل‌های بیولوژیکی ابتکاری خاصی را برای مشکلات زندگی واقعی که اکنون در مقیاس جهانی با آن مواجه هستیم، به پیش‌زمینه آورده‌اند: آلودگی محیطی و نقش آن در بدتر شدن سلامت انسان. این کتاب همچنین پیشرفت‌های عمده در متابولیسم‌های میکروبی را برجسته می‌کند، که می‌توان از آن برای تولید انرژی زیستی، پلیمرهای زیستی، مولکول‌های فعال زیستی، آنزیم‌ها و غیره استفاده کرد. در سراسر جهان، کشورهایی مانند چین، آلمان، فرانسه، سوئد و ایالات متحده اکنون برنامه‌های ملی بزرگی را برای تولید سوخت های زیستی این کتاب اطلاعاتی در مورد چگونگی مقابله با چالش های فنی اصلی - شناسایی یک میکروب صنعتی قوی و مواد خام ارزان قیمت به عنوان خوراک ارائه می دهد. از بین احتمالات مختلف برای تولید انرژی زیستی، جذاب ترین آن تولید میکروبی بیوهیدروژن است که اخیراً به دلیل کارایی بالا و طبیعت دوستدار محیط زیست، در سراسر جهان شناخته شده است. علاوه بر این، این کتاب عواملی را برجسته می کند که می توانند این فرآیندهای زیستی را مقرون به صرفه تر کنند، به ویژه هزینه خوراک. فرآیند هضم بی‌هوازی (AD) در مقایسه با فرآیندهای هوازی برای تثبیت زباله‌های زیستی و تولید سوخت‌های زیستی (هیدروژن، بیودیزل، 1،3-پروپاندیول، متان، الکتریسیته)، پلیمرهای زیستی (پلی هیدروکسی آلکانوات‌ها، سلولز، اگزوپلی ساکاریدها) و زیست‌سوخت‌ها (مولی‌ساکاریدهای اگزوپلی‌ساکارید) و بیودیزل‌ها سودمندتر است. به عنوان آنزیم ها، اسیدهای چرب فرار، قندها، سموم و غیره) برای کاربردهای بیوتکنولوژیکی و پزشکی. اطلاعاتی در مورد اینکه چگونه ظهور تکنیک‌های بیولوژیکی مولکولی می‌تواند بینش بیشتری در مورد دودمان میکروبی جدید ارائه کند، ارائه شده است. ابزارهای بیوانفورماتیک و تکنیک‌های متاژنومیک محدودیت‌هایی را که می‌توان از این فرآیندهای بیولوژیکی برای بهبود رفاه انسان بهره‌برداری کرد، گسترش داده است. با ظهور زیست شناسی مصنوعی، ابعاد جدیدی به این آثار علمی اضافه شده است. سوال بزرگ این است: چگونه می توان این کارخانه های میکروبی را از طریق مهندسی متابولیک بهبود بخشید و چه اهداف هزینه ای باید برآورده شود؟

This book highlights the efforts made by distinguished scientific researchers world-wide to meet two key challenges: i) the limited reserves of polluting fossil fuels, and ii) the ever-increasing amounts of waste being generated. These case studies have brought to the foreground certain innovative biological solutions to real-life problems we now face on a global scale: environmental pollution and its role in deteriorating human health. The book also highlights major advances in microbial metabolisms, which can be used to produce bioenergy, biopolymers, bioactive molecules, enzymes, etc. Around the world, countries like China, Germany, France, Sweden and the US are now implementing major national programs for the production of biofuels. The book provides information on how to meet the chief technical challenges – identifying an industrially robust microbe and cheap raw material as feed. Of the various possibilities for generating bioenergy, the most attractive is the microbial production of biohydrogen, which has recently gained significant recognition worldwide, due to its high efficiency and eco-friendly nature. Further, the book highlights factors that can make these bioprocesses more economical, especially the cost of the feed. The anaerobic digestion (AD) process is more advantageous in comparison to aerobic processes for stabilizing biowastes and producing biofuels (hydrogen, biodiesel, 1,3-propanediol, methane, electricity), biopolymers (polyhydroxyalkanoates, cellulose, exopolysaccharides) and bioactive molecules (such as enzymes, volatile fatty acids, sugars, toxins, etc.) for biotechnological and medical applications. Information is provided on how the advent of molecular biological techniques can provide greater insights into novel microbial lineages. Bioinformatic tools and metagenomic techniques have extended the limits to which these biological processes can be exploited to improve human welfare. A new dimension to these scientific works has been added by the emergence of synthetic biology. The Big Question is: How can these Microbial Factories be improved through metabolic engineering and what cost targets need to be met?