ביוטכנולוגיה/מאפיינים ייחודים – יתרונות, חסרונות והשוואה בשימוש בתעשייה הביוטכנולוגיה לעומת הכימית
מתוך ויקיספר, אוסף ספרי הלימוד והמדריכים החופשי.
יש לקרג ולהוסיף את הנושאים הבאים :
- בעיית יציבות – הכרח לרב לפעול בתנאים פיסיולוגיים מתונים)
- בקרה ושליטה על הכוונת פעילות ביולוגית
- הדירות בביצוע ויציבות תפעולית
- התנאים והאמצעים לניקוי ואחסון של תוצר ביולוגי
תוכן עניינים |
[עריכה] גורמים המגבילים את התעשייה הביוטכנולוגית
התעשייה הביוטכנולוגית מבוססת על שימוש ביצורים חיים או בחלקיהם ועל כן ישנן דרישות רבות שצריך למלא על מנת שתהליך הייצור יפעל כראוי. הדרישות הן :
[עריכה] טמפרטורה
טמפרטורה גבוהה מדי פוגעת ביצורים החיים ומובילה למותם או להאטה בגידול. ישנם 2 פועלים בתהליך ייצור ביוטכנולוגי :
- אורגניזם חי, הפועל המייצור - פגיעה בו תפגע בתהליך כולו.
- חלבון - בטמפרטורות גבוהות משתנה מבנו המרחבי (=דנטרציה) והוא מאבד את פעילותו. לרוב, לאחר שחלבון מאבד את פעילותו לא ניתן להחזיר אותו לפעול שוב.
טמפרטורות נמוכות מדי מאטות את כל הפעילות בתא ולכן ישנה האטה בקצב פעילות החלבון או בגידול המיקרואורגניזם, אך כאשר נעלה חזרה את הטמפרטורה המערכות יתפקדו באופן מלא וטוב שוב.
[עריכה] ממיסים אורגנים
ממיסים אורגנים הם הידרופיליים (=אוהבי מים) ולכן הם נקשרים לחומרים הידרופוליים (נקשרים לאותו סוג חומר). ישנם 2 פגיעות אפשריות כאשר יש בתמיסה ממיסים אורגנים :
- תא - חשיפה של תא (שהינו הידרופובי = שונא מים) לממס אורגני מובילה לפירוק הממברנה ולאיבוד פעילות התא.
- חלבונים בנוכחות ממיסים אורנים מאבדים את המבנה המרחבי שלהם, כך שאתרים פובים פונים החוצה לממס, דבר הגורם לאיבוד פעילות החלבון.
בעקבות סיבות אלו ניתן להשתמש בממיסים אורגנים בכמויות זעירות בלבד!
[עריכה] PH ומליחות
התא והחלבון בעלי מטענים בלתי נפרדים מפעילות שלהם. ישנם 2 גורמים המשפיעים על המטען :
- PH – מוגדר מתוך ריכוז הידרוניום [H3O+] בתמיסה. שינוי ריכוזי יוני ההידרוניום משפיע על המטען של כלל החלבונים בתמיסה ולכן אין לשנותו.
- מלחים - לאחר התמוססות המלחים מתפרקים ליונים ומשנים את מאזן האלקטרונים (וכך גם משפיעים על ה-PH) ועלולים בכך לגרום לפגיעה בלתי הפיכה בפעילות הביולוגית.
[עריכה] בעיות זיהום
מצע הגידול בפרמנטור מכיל את כל המרכיבים שהתא צריך, בעקבות כך הוא כולל גם שמרים ופטריות שאינם חלק בלתי נפרד מהמערכת היכולים לגדול שם (דבר שאיננו רוצים). כדי למנוע הופעת חיידקים, פטריות ושמרים יש לשמור על תנאים סטריליים.
[עריכה] עיכול עצמי/אנזימטי
אנזימים מפרקים הנמצאים בתאים עלולים לפרק את התוצר המבוקש או לפגוע בפעילות התא (תופעה זו יכולה לקרות עקב פיצוץ התא לקבלת התוצר שאנו רוצים ועוד). ישנם 2 דרכים להתגברות על הבעיה :
- עבודת הפקת התוצר נעשת בטמפרטורות נמוכות בהן האנזימים אינם פעילים.
- הוספת כימיקאלים קושרי יונים – כך שאין לאנזימים קופקטורים (= עוזרים לפעילות האנזימטית) הנחוצים לפעילות הפירוק של התוצר אותו אנו רוצים.
[עריכה] יתרונות התעשייה הביוטכנולוגית - יתרונות ייחודיים לשימוש במערכות ביולוגיות כאמצעי ייצור
- קטליזה ספציפית - בעקבות היכולת של אנזים לזהות את החומר עליו הוא פועל(=סובסטרט) ושל נוגדן את החומר אליו הוא נקשר (=אנטיגן), מתאפשרת עבודה במערכת הטרוגנית בה אין צורך לטפל טיפול מקדים - חיסכון בכסף.
- כושר ריבוי עצמי -מכמות זעירה של חיידקים או שמרים ניתן לגדל תוך זמן קצר כמויות זעירות של תאים. כידוע, החיידקים והשמרים הם הפועלים ולכן ישנו חיסכון ענק בעל יתרון עצום.
- ידידותי לסביבה – אין רעלים, כמעט ואין פסולת.
- זול יותר - אם מכללים את הפסולת כחלק מתהליך הייצור, התעשייה הביוטכנולוגית זולה הרבה יותר מהתעשייה הכימית.
- עבודה בטמפרטורה נמוכה -כיוון שאמצעי הייצור הם תאים, חיידקים ועוד ולא מכונות התהליך נעשה בטמפרטורה נמוכה הרבה יותר דבר החוסך כסף רב.
נקודות נוספות להשוואה בין תעשייה הכימית לביוטכנולוגית:
- בתהליך ביוטכנולוגי נוצר תוצר ביוסנטי (תוצר טבעי) ואילו בתהליכים כימים נוצר תוצר סינטי (לא טבעי).
- כאשר קורה תקלה בתהליך ביוטכנולוגי קשה לצפות ולדעת מה גרם לבעיה כי פועל הוא יצור חיי ולא אדם אחריו ניתן לעקוב.
