Caractéristiques, types, avantages et étapes des bioprocesses

UN Bioprocédés Il s'agit d'une méthodologie spécifique qui utilise des cellules vivantes, ou aussi d'autres composants (enzymes, organites, entre autres), pour obtenir un produit souhaité pour l'industrie ou pour les avantages de l'être humain. Le bioprocèse permet d'obtenir des produits connus, dans des conditions environnementales optimales, avec une qualité supérieure à la manière de la générer traditionnelle.

De la même manière, les bioprocédés permettent aux organismes génétiquement modifiés qui peuvent être utilisés dans l'objectif d'améliorer l'efficacité de processus spécifiques (enzymes ou protéines à utiliser dans les traitements médicaux, tels que l'insuline) ou d'être consommé directement en étant humain.

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La société et la technologie peuvent utiliser des bioprocédés dans différents domaines pour diriger des techniques meilleures et nouvelles. Il est applicable à différents domaines tels que la fabrication des aliments, induisent des améliorations de ceux-ci, la création de médicaments, le contrôle de la contamination des différents types et également au contrôle du réchauffement climatique.

Actuellement, les divers bioprocesses que l'industrie a eu un impact positif et des investissements millionnaires ont été effectués pour promouvoir leur croissance.

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Caractéristiques

En sciences de la biotechnologie, un Bioprocédés Il s'agit d'un processus qui utilise une entité biologique particulière qui génère comme produit d'une valeur ajoutée ajoutée.

C'est-à-dire que l'utilisation d'une cellule, d'un micro-organisisme ou d'une partie cellulaire génère un produit souhaité par le chercheur, qui peut avoir des applications dans un domaine.

En outre, il existe une ingénierie de bioprocédés.

Grâce à l'existence de l'ingénierie des bioprocédes, la biotechnologie peut traduire les avantages de la société.

Objectifs de bioprocédés

Les biologistes et les ingénieurs qui participent au développement de bioprocées cherchent à promouvoir la mise en œuvre de cette technologie, car il permet:

-Grâce aux bioprocédés, les produits chimiques d'une valeur importante peuvent être générés. Cependant, les quantités généralement produites sont quelque peu réduites.

-Les bioprocédés permettent la synthèse ou la modification des produits déjà obtenus par l'itinéraire traditionnel en utilisant l'activité des micro-organismes précédemment isolés. Il peut s'agir d'acides aminés ou d'autres matières biologiques, la nourriture, entre autres.

-Transformation des substances en volumes considérables, comme les alcools. Ces procédures impliquent généralement des substances avec peu de valeur.

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-Grâce à l'utilisation d'organismes ou de parties de ceux-ci, les déchets toxiques et les déchets peuvent être dégradés pour les transformer en substances de recyclage faciles. Ces processus ont également une pertinence dans l'industrie minière, avec la concentration des métaux et l'exploitation des mines vierges.

Avantages et inconvénients de l'application de bioprocédés

-avantage

L'existence de bioprocesses accorde une série de points forts, y compris l'économie d'énergie pour le traitement des substances, comme suit:

Conditions amicales pour les travailleurs

La plupart des bioprocédés utilisent des enzymes, qui sont des catalyseurs de protéines. Ceux-ci fonctionnent à une température, un niveau d'acidité et de pression similaires à ceux qui résistent aux organismes vivants, de sorte que les processus se produisent dans des conditions "amicales".

En revanche, avec les températures et les pressions extrêmes que les catalyseurs chimiques utilisés dans les procédures traditionnelles fonctionnent. En plus d'économiser de l'énergie, travailler dans des conditions amicales pour être humain rend la procédure plus sûre et facilite le processus.

Une autre conséquence de ce fait est la réduction de l'impact environnemental, car les produits des réactions enzymatiques ne sont pas des déchets toxiques. Contrairement aux déchets produits par des méthodologies standard.

Les complexes de fabrication sont plus petits, simples et assez flexibles, il n'est donc pas nécessaire de faire un investissement en capital élevé.

-Désavantages

Bien que les bioprocédés aient de nombreux avantages, il y a encore des points faibles dans les méthodologies appliquées, telles que:

Pollution

L'un des plus importants est une conséquence intrinsèque du travail avec les systèmes biologiques: la sensibilité à la contamination. Par conséquent, il doit fonctionner dans des conditions aseptiques très contrôlées.

Dans le cas où les cultures sont contaminées, les micro-organismes, les catalyseurs ou les produits obtenus peuvent être détruits ou perdre leur fonctionnalité, causant des pertes considérables à l'industrie.

Générer de grandes cultures à l'échelle

Un autre problème est lié à la manipulation des agences de travail. Généralement, les laboratoires de génétique et de biologie moléculaire travaillent avec des micro-organismes à petite échelle, où leur culture et leur développement optimal sont plus faciles.

Cependant, l'extrapolation du processus à la culture de masse des micro-organismes est une série d'obstacles.

Méthodologiquement parlant, la production à grande échelle de micro-organismes est compliquée et si elle n'est pas faite de la bonne manière, elle peut conduire à l'instabilité génétique du système et à l'hétérogénéité des organismes en croissance.

Les producteurs cherchent à avoir une culture homogène pour maximiser la production de la substance en question. Cependant, le contrôle de la variabilité que nous trouvons dans tous les systèmes biologiques est un problème à grande échelle.

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En conclusion, la production de micro-organismes à usage industriel ne consiste pas simplement à augmenter la production qui est effectuée dans le laboratoire, car ce changement d'échelle implique une série d'inconvénients.

Gars

L'utilisation de micro-organismes ou d'autres entités biologiques pour la production de substances intéressantes pour l'humain est très variée. En production, les composés déchets du micro-organisme peuvent être isolés pour être purifiés et utilisés.

De la même manière, l'organisme peut être modifié en appliquant les outils de l'ingénieur génétique pour directement la production. Cette méthodologie ouvre une gamme de possibilités des produits qui peuvent être obtenus.

Dans d'autres cas, il peut être des organismes génétiquement modifiés (et non ce qui peut se produire) ce qui est intéressant.

Étapes d'un bioprocédés

Comme le terme "bioprocédé" englobe une série de techniques très hétérogènes et diversifiées, il est difficile d'encorer les étapes.

-Étapes pour produire de l'insuline

Si vous travaillez avec des organismes modifiés en laboratoire, la première étape est la modification. Pour décrire une méthodologie spécifique, nous décrirons la fabrication d'un ADN recombinant typique d'un produit tel que l'insuline, l'hormone de croissance ou tout autre produit commun.

Manipulation génétique

Pour apporter le produit à sa commercialisation, la manipulation génétique de l'organisme hôte doit être effectuée. Dans ce cas, l'organisme est généralement Escherichia coli Et l'ADN cloné sera l'ADN animal. Dans ce contexte, l'ADN "cloné" ne signifie pas que nous voulons cloner un organisme entier, c'est simplement le fragment du gène d'intérêt.

Si nous voulons produire de l'insuline, nous devons identifier le segment d'ADN qui a les informations nécessaires à la production de ces protéines.

Après identification, le segment d'intérêt est coupé et inséré dans les bactéries ET. coli. C'est-à-dire que la bactérie sert de petite usine de production, et le chercheur lui donne les "instructions" en insérant le gène.

Il s'agit du stade de génie génétique, qui est effectué à petite échelle et par un biologiste moléculaire ou un biochimiste spécialisé. Cette étape nécessite un équipement de laboratoire de base, tel que les micropipetes, les microcentrifugeurs, les enzymes de restriction et un équipement pour effectuer des gels électrophorèques.

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Pour comprendre le bioprocédés, ce n'est pas une exigence.

Quantifier

Après le processus de clonage, l'étape qui suit est de mesurer la croissance et les caractéristiques des cellules recombinantes de l'étape précédente. Pour l'exécuter, vous devez avoir des compétences en microbiologie et cinétique.

Il convient de tenir compte du fait que toutes les variables environnementales telles que la température, la composition moyenne et le pH sont optimales, pour assurer une production maximale. Dans cette étape, certains paramètres tels que le taux de croissance cellulaire, la productivité spécifique et le produit sont quantifiés.

Augmentation de l'échelle

Une fois que la méthodologie a déjà été standardisée pour produire la substance souhaitée, l'échelle de production est augmentée et 1 ou 2 litres de la culture sont préparées dans un bioréacteur.

Vous devez continuer à maintenir la température et les conditions de pH. Une attention particulière doit être maintenue pour la concentration en oxygène dont la culture a besoin.

Par la suite, les chercheurs augmentent de plus en plus l'échelle de production, produisant jusqu'à 1.000 litres (le montant dépend également du produit souhaité).

-Étapes de fermentation

Comme nous l'avons mentionné, les bioprocesses sont très larges et n'impliquent pas toutes les étapes décrites dans la section précédente. Par exemple, la fermentation dans le béton et l'exemple classique d'un bioprocédés. En cela, des micro-organismes sont utilisés, comme les champignons et les bactéries.

Les micro-organismes se développent dans un milieu avec des glucides qui seront utilisés pour la croissance. De cette façon, les déchets qu'ils produisent sont ceux qui ont une valeur industrielle. Parmi ceux-ci, nous avons de l'alcool, de l'acide lactique, entre autres.

Une fois que la substance d'intérêt est produite par le micro-organisme, elle procède à sa concentration et à sa purification. Les aliments sans fin (pain, yaourt) et les boissons (bières, vin, entre autres), précieux pour la consommation humaine sont fabriqués à l'aide de ce bioprocédé.

Les références

1. Cragnolini, un. (1987). Problèmes de politique scientifique et technologique: Matériaux et séances du deuxième séminaire ibero-américain Jorge Sabato of Scientific and Technology Policy, Madrid, 2-6 juin 1986. CSIC-CSIC Press éditorial.
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3. Doran, P. M. (Année mille neuf cents quatre-vingts-quinze). Principes d'ingénierie de bioprocédés. Elsevier.
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