Merkmale, Typen, Vorteile und Stufen von Bioprozessen

A Bioprozess Es ist eine spezifische Methodik, die lebende Zellen oder auch andere Komponenten (unter anderem) verwendet, um ein gewünschtes Produkt für die Branche oder für die Vorteile des Menschen zu erhalten. Die Bioprozess ermöglicht es, bekannte Produkte unter optimalen Umweltbedingungen zu erhalten, wobei eine Qualität, die dem Weg überlegen ist, sie traditionell zu erzeugen, überlegen ist.

Auf die gleiche Weise ermöglichen Bioprozesse gentechnisch veränderte Organismen, die mit dem Ziel verwendet werden können, die Effizienz spezifischer Prozesse (Enzyme oder Proteine ​​in medizinischen Behandlungen wie Insulin) zu verbessern oder direkt konsumiert zu werden, indem sie menschlich sind.

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Gesellschaft und Technologie können Bioprozesse in verschiedenen Bereichen verwenden, um bessere und neue Techniken zu führen. Es gilt für verschiedene Bereiche wie Lebensmittelherstellung, Verbesserungen in diesen, die Erstellung von Medikamenten, die Kontrolle der Kontamination verschiedener Typen und auch für die Kontrolle der globalen Erwärmung.

Derzeit haben die verschiedenen Bioprozesse, die die Branche positiv beeinflusst hat, und Millionärinvestitionen wurden getätigt, um ihr Wachstum zu fördern.

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Eigenschaften

In Biotechnologiewissenschaften a Bioprozess Es ist ein Prozess, bei dem eine bestimmte biologische Einheit verwendet wird, die als Produkt von Zulässigen hinzugefügt wird.

Das heißt.

Darüber hinaus gibt es Bioprozessing -Engineering, die versucht, Geräte für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten zu entwerfen und zu entwickeln, die unter anderem auf biologischen Materialien basierend auf biologischen Materialien basieren.

Dank der Existenz von Bioprozess -Engineering kann die Biotechnologie Vorteile für die Gesellschaft übersetzen.

Bioprozessziele

Biologen und Ingenieure, die an der Entwicklung von Bioprozessen teilnehmen, versuchen, die Implementierung dieser Technologie zu fördern, da dies zulässt:

-Durch Bioprozesse können Chemikalien eines wichtigen Wertes erzeugt werden. Die im Allgemeinen hergestellten Mengen sind jedoch etwas reduziert.

-Bioprozesse ermöglichen die Synthese oder Modifikation von Produkten, die bereits durch die traditionelle Route unter Verwendung der Aktivität zuvor isolierter Mikroorganismen erhalten wurden. Dies können Aminosäuren oder andere organische Materialien sein, unter anderem Lebensmittel.

-Umwandlung von Substanzen in beträchtliche Bände wie Alkohole. Diese Verfahren beinhalten normalerweise Substanzen mit geringem Wert.

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-Durch die Verwendung von Organismen oder Teilen dieser. Diese Prozesse sind auch in der Bergbauindustrie mit der Konzentration von Metallen und der Ausbeutung von jungfräulichen Minen relevant.

Vor- und Nachteile der Bioprozessanwendung

-Vorteile

Die Existenz von Bioprozessen gewährt eine Reihe von Highlights, einschließlich Energieeinsparung für die Substanzverarbeitung, wie folgt:

Freundliche Bedingungen für Arbeiter

Die meisten Bioprozesse verwenden Enzyme, die Proteinkatalysatoren sind. Diese funktionieren bei Temperatur, Säuregehalt und Druck ähnlich denen, die lebenden Organismen widerstehen, so.

Im Gegensatz dazu mit den extremen Temperaturen und dem Druck, den die chemischen Katalysatoren in traditionellen Verfahren verwenden, arbeiten die chemischen Katalysatoren. Neben der Sparen von Energie macht das Arbeiten unter freundlichen Bedingungen, um menschlich zu sein, das Verfahren sicherer und erleichtert den Prozess.

Eine weitere Folge dieser Tatsache ist die Verringerung der Umweltauswirkungen, da die Produkte von enzymatischen Reaktionen keinen toxischen Abfall sind. Im Gegensatz zu Abfällen, die durch Standardmethoden erzeugt werden.

Fertigungskomplexe sind kleiner, einfach und ziemlich flexibel, daher ist es nicht erforderlich, eine Hochkapitalinvestition zu tätigen.

-Nachteile

Obwohl Bioprozesse viele Vorteile haben, gibt es in den angewandten Methoden immer noch Schwachstellen, wie z. B.:

Verschmutzung

Eine der wichtigsten ist eine intrinsische Folge der Arbeit mit biologischen Systemen: Kontaminationsanfälligkeit. Daher muss es unter sehr kontrollierten aseptischen Bedingungen funktionieren.

Für den Fall, dass die Pflanzen kontaminiert sind, können Mikroorganismen, Katalysatoren oder Produkte zerstört werden oder ihre Funktionalität verlieren, was zu erheblichen Verlusten für die Branche führt.

Erzeugen Sie große Pflanzen,

Ein weiteres Problem hängt mit der Manipulation von Arbeitsagenturen zusammen. Im Allgemeinen arbeiten Laboratorien für Genetik und molekulare Biologie mit kleinen Mikroorganismen, bei denen ihre Kultur und optimale Entwicklung einfacher sind.

Das Extrapolieren des Prozesses auf die Massenanbau von Mikroorganismen ist jedoch eine Reihe von Hindernissen.

Methodisch gesehen ist die große Produktion von Mikroorganismen im Maßstab kompliziert, und wenn dies nicht richtig gemacht wird, kann dies zur genetischen Instabilität des Systems und zur Heterogenität wachsender Organismen führen.

Die Hersteller versuchen, eine homogene Ernte zu haben, um die Produktion der betreffenden Substanz zu maximieren. Die Kontrolle der Variabilität, die wir in allen biologischen Systemen finden, ist jedoch ein großes Problem.

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Zusammenfassend lässt sich sagen.

Leute

Die Verwendung von Mikroorganismen oder anderen biologischen Einheiten zur Herstellung von Substanzen mit Interesse für den Menschen ist sehr unterschiedlich. In der Produktion können die Abfallverbindungen des Mikroorganismus isoliert werden, um gereinigt und verwendet zu werden.

Auf die gleiche Weise kann der Organismus modifiziert werden, indem die Werkzeuge des Gentechnikers auf die direkte Produktion angewendet werden. Diese Methodik eröffnet eine Reihe von Möglichkeiten der Produkte, die erhalten werden können.

In anderen Fällen kann es gentechnisch veränderte Organismen sein (und nicht das, was damit auftreten kann), was von Interesse ist.

Stadien einer Bioprozess

Da der Begriff "Bioprozess" eine sehr heterogene und vielfältige Reihe von Techniken umfasst, ist es schwierig, die Stadien derselben zu erfassen.

-Stadien zur Herstellung von Insulin

Wenn Sie mit modifizierten Organismen im Labor arbeiten, ist der erste Schritt die Modifikation. Um eine spezifische Methodik zu beschreiben, beschreiben wir die Herstellung einer rekombinanten DNA, die für ein Produkt wie Insulin, Wachstumshormon oder ein anderes gemeinsames Produkt typisch ist.

Genetische Manipulation

Um das Produkt in das Marketing zu bringen, muss die genetische Manipulation des Wirtsorganismus durchgeführt werden. In diesem Fall ist der Organismus normalerweise Escherichia coli Und geklonte DNA wird tierische DNA sein. In diesem Zusammenhang bedeutet "klonierte" DNA nicht, dass wir einen ganzen Organismus klonen wollen. Es ist einfach das Fragment des Interessegens.

Wenn wir Insulin produzieren wollen, müssen wir das DNA -Segment identifizieren, das die erforderlichen Informationen für die Produktion eines solchen Proteins enthält.

Nach der Identifizierung wird das interessierende Segment geschnitten und in die Bakterien eingefügt UND. coli. Das heißt, die Bakterien dienen als kleine Produktionsfabrik, und der Forscher gibt ihm die "Anweisungen", indem er das Gen einfügt.

Dies ist die Gentechnik -Phase, die in kleinem Maßstab und von einem molekularen Biologen oder einem spezialisierten Biochemisten durchgeführt wird. Dieser Schritt erfordert grundlegende Laborgeräte wie Mikropipetes, Mikrozentrifugen, Restriktionsenzyme und ein Gerät zur Durchführung von Elektrophoresegelen.

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Um den Bioprozess zu verstehen, ist es keine Anforderung.

Quantifizieren

Nach dem Klonierungsprozess besteht der folgende Schritt darin, das Wachstum und die Eigenschaften der rekombinanten Zellen des vorherigen Schritts zu messen. Um es auszuführen, müssen Sie Fähigkeiten in der Mikrobiologie und Kinetik haben.

Es sollte berücksichtigt werden, dass alle Umgebungsvariablen wie Temperatur, Mittelzusammensetzung und pH optimal sind, um die maximale Produktion zu gewährleisten. In diesem Schritt werden einige Parameter wie Zellwachstumsrate, spezifische Produktivität und Produkt quantifiziert.

Skalenerhöhung

Nachdem die Methodik bereits standardisiert wurde, um die gewünschte Substanz zu erzeugen, wird die Produktionsskala erhöht und 1 oder 2 Liter der Ernte werden in einem Bioreaktor hergestellt.

Darin müssen Sie weiterhin die Temperatur- und pH -Bedingungen aufrechterhalten. Besondere Aufmerksamkeit sollte für die Sauerstoffkonzentration aufrechterhalten werden, die die Ernte benötigt.

Anschließend erhöhen Forscher die Produktionsskala immer mehr und produzieren bis zu 1.000 Liter (der Betrag hängt auch vom gewünschten Produkt ab).

-Fermentationsphasen

Wie bereits erwähnt, sind Bioprozesse sehr breit und nicht alle betreffen die im vorherigen Abschnitt beschriebenen Schritte. Zum Beispiel Fermentation im Beton und klassisches Beispiel einer Bioprozess. Darin werden Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien verwendet.

Mikroorganismen wachsen in einem Medium mit Kohlenhydraten, die für das Wachstum verwendet werden. Auf diese Weise sind das von ihnen produzierte Abfallprodukt diejenigen, die einen industriellen Wert haben. Unter diesen haben wir unter anderem Alkohol, Milchsäure.

Sobald der Interessensubstanz durch den Mikroorganismus erzeugt wird, geht es zu seiner Konzentration und Reinigung fort. Endloses Essen (Brot, Joghurt) und Getränke (Biere, Wein, unter anderem), die für den menschlichen Konsum wertvoll sind, werden mit diesem Bioprozess hergestellt.

Verweise

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