A bioproces Este o metodologie specifică care folosește celule vii, sau, de asemenea, alte componente ale acestora (enzime, organite, printre altele), pentru a obține obținerea unui produs dorit pentru industrie sau pentru beneficiile ființei umane. Bioprocesul permite obținerea de produse deja cunoscute, în condiții de mediu optime, cu o calitate superioară față de modul de generare a acestuia în mod tradițional.
În același mod, bioprocesele permit obținerea de organisme modificate genetic care pot fi utilizate pentru a îmbunătăți eficiența unor procese specifice (enzime sau proteine care trebuie utilizate în tratamente medicale, precum insulina) sau pot fi consumate direct de către ființa umană. uman.
Societatea și tehnologia pot folosi bioprocese în diferite domenii pentru a conduce la tehnici mai bune și mai noi. Se aplică diferitelor domenii, cum ar fi fabricarea alimentelor, inducând îmbunătățiri în acestea, creând medicamente, controlând poluarea de diferite tipuri și, de asemenea, controlul încălzirii globale..
În prezent, diferitele bioprocese din industrie au avut un impact pozitiv și s-au făcut investiții milionare pentru a-i promova creșterea.
Indice articol
În științele biotehnologiei, a bioproces Este un proces care folosește o anumită entitate biologică care generează ca produs o substanță cu o anumită valoare adăugată.
Adică, utilizarea unei celule, a unui microorganism sau a unei porțiuni de celule generează un produs dorit de cercetător, care poate avea aplicații într-o anumită zonă..
În plus, există ingineria bioprocesării, care urmărește să proiecteze și să dezvolte echipamente pentru fabricarea unei largi varietăți de produse, legate de agricultură, generarea de alimente și medicamente, crearea de substanțe chimice, printre altele, pornind de la materiale biologice..
Datorită existenței ingineriei bioproceselor, biotehnologia se poate traduce în beneficii pentru societate.
Biologii și inginerii care participă la dezvoltarea bioproceselor încearcă să promoveze implementarea acestei tehnologii, deoarece permite:
-Prin intermediul bioproceselor, pot fi generate substanțe chimice de valoare semnificativă. Cu toate acestea, cantitățile care sunt produse în general sunt oarecum mici..
-Bioprocesele permit sinteza sau modificarea produselor deja obținute pe calea tradițională folosind activitatea microorganismelor izolate anterior. Acestea pot fi aminoacizi sau alte materiale organice, alimente, printre altele.
-Transformarea substanțelor în volume considerabile, cum ar fi alcoolii. Aceste proceduri implică de obicei substanțe cu valoare redusă.
-Utilizând organisme sau părți ale acestora, reziduurile și deșeurile toxice pot fi degradate pentru a le transforma în substanțe care pot fi ușor reciclate. Aceste procese sunt relevante și în industria minieră, cu concentrația de metale și exploatarea minelor virgine..
Existența bioproceselor oferă o serie de avantaje remarcabile, inclusiv economii de energie pentru prelucrarea substanțelor, după cum urmează:
Majoritatea bioproceselor folosesc enzime, care sunt catalizatori de natură proteică. Acestea funcționează la o temperatură, nivel de aciditate și presiune similare cu cele la care rezistă organismele vii, din acest motiv procesele au loc în condiții „prietenoase”..
În contrast, cu temperaturile și presiunile extreme la care funcționează catalizatorii chimici utilizați în procesele tradiționale. În plus față de economisirea energiei, lucrul în condiții prietenoase cu omul face procedura mai sigură și facilitează procesul..
O altă consecință a acestui fapt este reducerea impactului asupra mediului, deoarece produsele reacțiilor enzimatice nu sunt deșeuri toxice. Spre deosebire de deșeurile produse de metodologiile standard.
Complexele de producție sunt mai mici, mai simple și destul de flexibile, deci nu este nevoie de o investiție de capital mare.
Deși bioprocesele au multe avantaje, există încă puncte slabe în cadrul metodologiilor aplicate, cum ar fi:
Una dintre cele mai importante este o consecință intrinsecă a lucrării cu sisteme biologice: susceptibilitatea la contaminare. Din acest motiv, trebuie lucrat în condiții aseptice foarte controlate..
În cazul în care culturile se contaminează, microorganismele, catalizatorii sau produsele obținute pot fi distruse sau își pot pierde funcționalitatea, provocând pierderi considerabile industriei..
O altă problemă este legată de manipularea organizațiilor de muncă. În general, laboratoarele de genetică și biologie moleculară lucrează cu microorganisme la scară mică, unde cultivarea și dezvoltarea optimă a acestora sunt mai ușoare..
Cu toate acestea, extrapolarea procesului la cultivarea în masă a microorganismelor reprezintă o serie de obstacole.
Metodologic vorbind, producția pe scară largă de microorganisme este complicată și dacă nu se face în modul corect, poate duce la instabilitatea genetică a sistemului și la eterogenitatea organismelor în creștere..
Producătorii caută să aibă o cultură omogenă pentru a maximiza producția de substanță în cauză. Cu toate acestea, controlul variabilității pe care îl găsim în toate sistemele biologice este o problemă pe scară largă..
În concluzie, producția de microorganisme de uz industrial nu înseamnă doar creșterea producției efectuate în laborator, deoarece această schimbare de scară implică o serie de dezavantaje.
Utilizarea microorganismelor sau a altor entități biologice pentru producerea substanțelor de interes pentru oameni este foarte variată. În producție, compușii reziduali ai microorganismului pot fi izolați pentru a fi purificați și utilizați..
În mod similar, organismul poate fi modificat prin aplicarea unor instrumente de inginerie genetică pentru producția directă. Această metodologie deschide o serie de posibilități ale produselor care pot fi obținute.
În alte cazuri, organismul modificat genetic (și nu ceea ce poate fi produs cu el) poate fi de interes..
Deoarece termenul „bioproces” cuprinde o serie de tehnici foarte eterogene și diverse, este dificil să cuprindă etapele sale.
Dacă lucrați cu organisme modificate în laborator, primul pas este modificarea. Pentru a descrie o metodologie specifică, vom descrie fabricarea unui ADN tipic recombinant al unui produs precum insulina, hormonul de creștere sau orice alt produs obișnuit..
Pentru a aduce produsul pe piață, organismul gazdă trebuie să fie manipulat genetic. În acest caz, organismul este de obicei Escherichia coli iar ADN-ul clonat va fi ADN animal. În acest context, ADN „clonat” nu înseamnă că vrem să clonăm un întreg organism, este pur și simplu fragmentul genei de interes..
Dacă dorim să producem insulină, trebuie să identificăm segmentul de ADN care are informațiile necesare pentru producerea proteinei menționate..
După identificare, segmentul de interes este tăiat și introdus în bacterii E coli. Adică, bacteria servește ca o mică fabrică de producție, iar cercetătorul îi dă „instrucțiunile” prin introducerea genei..
Aceasta este etapa ingineriei genetice, care se desfășoară la scară mică și de către un biolog molecular sau un biochimist specializat. În acest pas, sunt necesare echipamente de laborator de bază, cum ar fi micropipete, microcentrifuge, enzime de restricție și echipamente pentru fabricarea gelurilor de electroforeză..
Pentru a înțelege bioprocesul, nu este o cerință să înțelegem toate detaliile pe care le implică clonarea, important este să înțelegem că nivelurile de expresie ale produsului dorit trebuie să fie optime și stabilitatea produsului trebuie să fie, de asemenea, adecvată..
După procesul de clonare, următorul pas este măsurarea creșterii și caracteristicilor celulelor recombinate din etapa anterioară. Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți abilități în microbiologie și cinetică.
Trebuie să se țină seama de faptul că toate variabilele de mediu precum temperatura, compoziția mediului și pH-ul sunt optime, pentru a asigura o producție maximă. În acest pas, se cuantifică unii parametri precum rata de creștere a celulei, productivitatea specifică și produsul..
După ce metodologia de producere a substanței dorite a fost standardizată, scara de producție este mărită și 1 sau 2 litri de cultură sunt preparați într-un bioreactor.
În acest caz, condițiile de temperatură și pH trebuie să fie menținute în continuare. O atenție specială trebuie acordată concentrației de oxigen cerute de cultură.
Ulterior, cercetătorii cresc din ce în ce mai mult scara producției, ajungând până la 1.000 de litri (cantitatea depinde și de produsul dorit).
După cum am menționat, bioprocesele sunt foarte largi și nu implică toate etapele descrise în secțiunea anterioară. De exemplu, fermentarea în beton și exemplu clasic de bioproces. În aceasta se utilizează microorganisme, cum ar fi ciuperci și bacterii.
Microorganismele cresc într-un mediu cu carbohidrați pe care îl vor folosi pentru creșterea lor. În acest fel, deșeurile pe care le produc sunt cele care au valoare industrială. Printre acestea avem alcool, acid lactic, printre altele.
Odată ce substanța de interes este produsă de microorganism, aceasta este concentrată și purificată. Folosind acest bioproces se realizează alimente nesfârșite (pâine, iaurt) și băuturi (beri, vin, printre altele) valoroase pentru consumul uman..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.