Ciri -ciri Bioprocesses, Jenis, Kelebihan dan Tahap

A Bioproses Ini adalah metodologi khusus yang menggunakan sel hidup, atau juga komponen lain (enzim, organel, antara lain), untuk mendapatkan produk yang dikehendaki untuk industri atau untuk manfaat manusia. Bioproses membolehkan mendapatkan produk yang diketahui, di bawah keadaan persekitaran yang optimum, dengan kualiti yang lebih tinggi daripada cara tradisional menghasilkannya.

Dengan cara yang sama, bioprocesses membolehkan organisma diubahsuai secara genetik yang boleh digunakan dengan objektif meningkatkan kecekapan proses tertentu (enzim atau protein yang akan digunakan dalam rawatan perubatan, seperti insulin) atau dimakan secara langsung dengan menjadi manusia.

Sumber: Pixabay.com

Masyarakat dan teknologi boleh menggunakan bioprocesses di kawasan yang berbeza untuk memimpin teknik yang lebih baik dan baru. Ia boleh digunakan untuk pelbagai bidang seperti pembuatan makanan, mendorong penambahbaikan dalam ini, penciptaan ubat, pencemaran kawalan pelbagai jenis dan juga mengawal pemanasan global.

Pada masa ini, pelbagai bioproses yang industri mempunyai kesan positif dan pelaburan jutawan telah dibuat untuk mempromosikan pertumbuhan mereka.

[TOC]

Ciri -ciri

Dalam Sains Bioteknologi, a Bioproses Ini adalah proses yang menggunakan entiti biologi tertentu yang menjana sebagai produk tambah nilai tambah.

Iaitu, penggunaan sel, mikroorganisma atau bahagian sel menghasilkan produk yang dikehendaki oleh penyelidik, yang boleh mempunyai aplikasi di beberapa kawasan.

Di samping itu, terdapat kejuruteraan bioprocessing, yang bertujuan untuk mereka bentuk dan membangunkan peralatan untuk pembuatan kepelbagaian produk yang luas, yang berkaitan dengan pertanian, makanan dan penjanaan perubatan, penciptaan bahan kimia, antara lain, berdasarkan bahan biologi.

Terima kasih kepada kewujudan kejuruteraan bioproses, bioteknologi dapat menterjemahkan manfaat untuk masyarakat.

Objektif bioproses

Ahli biologi dan jurutera yang mengambil bahagian dalam pembangunan bioprocesses berusaha untuk mempromosikan pelaksanaan teknologi ini, kerana ia membolehkan:

-Melalui bioproses, bahan kimia nilai penting dapat dihasilkan. Walau bagaimanapun, jumlah yang biasanya dihasilkan agak dikurangkan.

-Bioproses membenarkan sintesis atau pengubahsuaian produk yang telah diperolehi oleh laluan tradisional menggunakan aktiviti mikroorganisma yang terpencil sebelum ini. Ini boleh menjadi asid amino atau bahan organik lain, makanan, antara lain.

-Transformasi bahan menjadi jumlah yang besar, seperti alkohol. Prosedur ini biasanya melibatkan bahan dengan sedikit nilai.

Ia dapat melayani anda: ciri -ciri yang membezakan manusia dari spesies lain

-Melalui penggunaan organisma atau bahagian -bahagiannya, sisa toksik dan sisa boleh dihina untuk mengubahnya menjadi bahan kitar semula yang mudah. Proses ini juga mempunyai kaitan dalam industri perlombongan, dengan kepekatan logam dan eksploitasi lombong dara.

Kelebihan dan Kekurangan Aplikasi Bioproses

-Kelebihan

Kewujudan Bioprocesses memberikan satu siri sorotan, termasuk penjimatan tenaga untuk pemprosesan bahan, seperti berikut:

Keadaan yang mesra untuk pekerja

Sebilangan besar bioproses menggunakan enzim, yang merupakan pemangkin protein. Ini berfungsi pada suhu, tahap keasidan dan tekanan yang serupa dengan mereka yang menentang organisma hidup, jadi prosesnya berlaku kepada keadaan "mesra".

Sebaliknya, dengan suhu dan tekanan yang melampau yang digunakan oleh pemangkin kimia dalam prosedur tradisional. Di samping menjimatkan tenaga, bekerja dalam keadaan mesra untuk menjadi manusia menjadikan prosedur lebih selamat dan memudahkan prosesnya.

Satu lagi akibat dari fakta ini adalah pengurangan kesan alam sekitar, kerana produk reaksi enzimatik bukan sisa toksik. Berbeza dengan sisa yang dihasilkan oleh metodologi standard.

Kompleks pembuatan lebih kecil, mudah dan agak fleksibel, jadi tidak perlu membuat pelaburan modal yang tinggi.

-Kekurangan

Walaupun bioprocesses mempunyai banyak kelebihan, masih ada titik lemah dalam metodologi yang digunakan, seperti:

Pencemaran

Salah satu yang paling penting adalah akibat intrinsik bekerja dengan sistem biologi: kerentanan pencemaran. Oleh itu, ia mesti berfungsi di bawah keadaan aseptik yang sangat terkawal.

Sekiranya tanaman tercemar, mikroorganisma, pemangkin atau produk yang diperolehi boleh dimusnahkan atau kehilangan fungsinya, menyebabkan kerugian besar kepada industri.

Menjana tanaman skala besar

Masalah lain berkaitan dengan manipulasi agensi kerja. Umumnya, makmal biologi genetik dan molekul berfungsi dengan mikroorganisma skala kecil, di mana budaya dan pembangunan optimum mereka lebih mudah.

Walau bagaimanapun, ekstrapolasi proses ke penanaman massa mikroorganisma adalah satu siri halangan.

Secara metodologi, pengeluaran mikroorganisma besar -besaran adalah rumit dan jika ia tidak dilakukan dengan cara yang betul, ia dapat membawa kepada ketidakstabilan genetik sistem dan heterogenitas organisma yang semakin meningkat.

Pengeluar berusaha untuk mempunyai tanaman homogen untuk memaksimumkan pengeluaran bahan yang dipersoalkan. Walau bagaimanapun, mengawal kebolehubahan yang kita dapati dalam semua sistem biologi adalah masalah skala besar.

Boleh melayani anda: hipotesis hidroterma

Kesimpulannya, pengeluaran mikroorganisma untuk penggunaan perindustrian bukan semata -mata untuk meningkatkan pengeluaran yang dijalankan di makmal, kerana perubahan skala ini memerlukan satu siri kesulitan.

Lelaki

Penggunaan mikroorganisma atau entiti biologi lain untuk pengeluaran bahan yang berminat dengan manusia sangat bervariasi. Dalam pengeluaran, sebatian sisa mikroorganisma dapat diasingkan untuk disucikan dan digunakan.

Dengan cara yang sama, organisma dapat diubah suai dengan menggunakan alat jurutera genetik untuk mengarahkan pengeluaran. Metodologi ini membuka pelbagai kemungkinan produk yang boleh diperolehi.

Dalam kes lain, ia boleh diubahsuai secara genetik organisma (dan bukan apa yang boleh berlaku dengannya) apa yang menarik.

Peringkat bioproses

Oleh kerana istilah "bioproses" merangkumi siri teknik yang sangat heterogen dan pelbagai, sukar untuk merangkumi peringkat yang sama.

-Peringkat untuk menghasilkan insulin

Sekiranya anda bekerja dengan organisma yang diubah suai di makmal, langkah pertama adalah pengubahsuaian. Untuk menerangkan metodologi tertentu, kami akan menerangkan pembuatan DNA rekombinan khas produk seperti insulin, hormon pertumbuhan atau produk biasa lain.

Manipulasi genetik

Untuk membawa produk ke pemasarannya, manipulasi genetik organisma tuan rumah mesti dijalankan. Dalam kes ini, organisma biasanya Escherichia coli Dan DNA yang diklonkan akan menjadi DNA haiwan. Dalam konteks ini, "diklon" DNA tidak bermakna kita mahu mengklon seluruh organisma, itu hanya serpihan gen minat.

Sekiranya kita mahu menghasilkan insulin, kita mesti mengenal pasti segmen DNA yang mempunyai maklumat yang diperlukan untuk pengeluaran protein tersebut.

Selepas pengenalpastian, segmen minat dipotong dan dimasukkan ke dalam bakteria Dan. coli. Iaitu, bakteria berfungsi sebagai kilang pengeluaran kecil, dan penyelidik memberinya "arahan" dengan memasukkan gen.

Ini adalah peringkat kejuruteraan genetik, yang dilakukan secara kecil -kecilan dan oleh ahli biologi molekul atau ahli biokimia khusus. Langkah ini memerlukan peralatan makmal asas, seperti micropipetes, microcentrifuges, enzim sekatan dan peralatan untuk melaksanakan gel elektroforesis.

Boleh melayani anda: protein SSB: ciri, struktur dan fungsi

Untuk memahami bioproses, itu bukan keperluan.

Mengukur

Selepas proses pengklonan, langkah yang berikut adalah untuk mengukur pertumbuhan dan ciri -ciri sel rekombinan pada langkah sebelumnya. Untuk melaksanakannya, anda mesti mempunyai kemahiran dalam mikrobiologi dan kinetik.

Perlu dipertimbangkan bahawa semua pembolehubah alam sekitar seperti suhu, komposisi sederhana dan pH adalah optimum, untuk memastikan pengeluaran maksimum. Dalam langkah ini beberapa parameter seperti kadar pertumbuhan sel, produktiviti dan produk tertentu dikira.

Peningkatan skala

Selepas metodologi telah diseragamkan untuk menghasilkan bahan yang dikehendaki, skala pengeluaran meningkat, dan 1 atau 2 liter tanaman disediakan dalam bioreaktor.

Di dalam ini, anda mesti terus mengekalkan keadaan suhu dan pH. Perhatian khusus harus dikekalkan untuk kepekatan oksigen yang diperlukan oleh tanaman.

Selanjutnya, penyelidik meningkatkan skala pengeluaran semakin banyak, menghasilkan sehingga 1.000 liter (jumlahnya juga bergantung pada produk yang dikehendaki).

-Peringkat penapaian

Seperti yang telah kami sebutkan, bioprocesses sangat luas dan tidak semua melibatkan langkah -langkah yang diterangkan di bahagian sebelumnya. Sebagai contoh, penapaian dalam contoh konkrit dan klasik dari bioproses. Dalam hal ini, mikroorganisma digunakan, seperti kulat dan bakteria.

Mikroorganisma tumbuh dalam medium dengan karbohidrat yang akan digunakan untuk pertumbuhan. Dengan cara ini, produk sisa yang mereka hasilkan adalah yang mempunyai nilai perindustrian. Antaranya kita mempunyai alkohol, asid laktik, antara lain.

Sebaik sahaja bahan kepentingan dihasilkan oleh mikroorganisma, ia meneruskan kepekatan dan pemurniannya. Makanan yang tidak berkesudahan (roti, yogurt) dan minuman (bir, wain, antara lain) berharga untuk penggunaan manusia dibuat menggunakan bioproses ini.

Rujukan

1. Cragnolini, a. (1987). Isu Dasar Saintifik dan Teknologi: Bahan dan Sesi Seminari Ibero-Amerika Kedua Jorge Sabato dari Dasar Saintifik dan Teknologi, Madrid, 2-6 Jun 1986. Editorial CSIC-CSIC Press.
2. Duke, j. P. (2010). Bioteknologi. Netbiblo.
3. Doran, ms. M. (Sembilan-belas sembilan puluh lima). Prinsip Kejuruteraan Bioproses. Elsevier.
4. Majlis Penyelidikan Kebangsaan. (1992). Meletakkan Bioteknologi ke Bekerja: Kejuruteraan Bioproses. Akademi Akademi Kebangsaan.
5. Najafpour, g. (2015). Kejuruteraan dan Bioteknologi Biokimia. Elsevier.