Τι είναι η Βιοτεχνολογία και πώς καλλιεργούνται οι μικροοργανισμοί, στο εργαστήριο και στους βιοαντιδραστήρες, για να δώσουν χρήσιμα προϊόντα που στο τέλος καθαρίζονται.
Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΤΕΥΧΟΣ Β΄ΚΕΦ. 715 ΛΕΠΤΑ
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη, γραμμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Μπορεί να έχει λάθη: πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Βιοτεχνολογία είναι ο συνδυασμός επιστήμης και τεχνολογίας που αξιοποιεί ζωντανούς οργανισμούς για παραγωγή χρήσιμων προϊόντων σε μεγάλη κλίμακα, π.χ. αλκοόλη με ζύμωση ή ανθρώπινη ινσουλίνη από γενετικά τροποποιημένα βακτήρια. Εφαρμόζεται στην Ιατρική, στη γεωργία, στην κτηνοτροφία, στη βιομηχανία και στο περιβάλλον.
Στηρίζεται κυρίως σε δύο εργαλεία: στην καλλιέργεια μικροοργανισμών και στις τεχνικές ανασυνδυασμένου DNA, που εισάγουν νέες ιδιότητες πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια. Καινούριες είναι οι τεχνικές, όχι η ιδέα της τροποποίησης των οργανισμών.
Ο ρυθμός ανάπτυξης ενός μικροβιακού πληθυσμού εξαρτάται από τον χρόνο διπλασιασμού, που είναι χαρακτηριστικός για κάθε είδος (π.χ. 20 min για την Escherichia coli σε ιδανικές συνθήκες). Τον επηρεάζουν τα θρεπτικά συστατικά, το pH, το O₂ και η θερμοκρασία.
Θρεπτικά: πηγή άνθρακα (CO₂ για τους αυτότροφους, οργανικές ενώσεις για τους ετερότροφους), πηγή αζώτου (αμμωνιακά ή νιτρικά ιόντα), μεταλλικά ιόντα και νερό. Οι περισσότεροι αναπτύσσονται σε pH 6 έως 9 (ο Lactobacillus σε 4 έως 5) και σε 20 έως 45 °C· η E. coli έχει άριστη θερμοκρασία τους 37 °C.
Ως προς το O₂ υπάρχουν υποχρεωτικά αερόβιοι (Mycobacterium), προαιρετικά αερόβιοι, που μεγαλώνουν γρηγορότερα με O₂ (μύκητες της αρτοβιομηχανίας), και υποχρεωτικά αναερόβιοι, για τους οποίους το O₂ είναι τοξικό (Clostridium).
Στο εργαστήριο χρησιμοποιούνται υγρά ή στερεά θρεπτικά υλικά (στερεά με προσθήκη άγαρ), που αποστειρώνονται μαζί με τις συσκευές. Η καλλιέργεια αρχίζει με εμβολιασμό λίγων κυττάρων και συνεχίζει σε κλίβανο σταθερής θερμοκρασίας· φυλάσσεται αδρανής στην κατάψυξη στους −80 °C.
Σε βιομηχανική κλίμακα η καλλιέργεια γίνεται σε ζυμωτήρες ή βιοαντιδραστήρες, που ρυθμίζουν θερμοκρασία, pH και συγκέντρωση O₂, με φθηνή πηγή άνθρακα όπως η μελάσα και σε στείρες συνθήκες. Υπάρχουν κλειστή καλλιέργεια (φάσεις λανθάνουσα, εκθετική, στατική, θανάτου) και συνεχής καλλιέργεια.
Τελική κατεργασία είναι ο καθαρισμός του προϊόντος: πρώτα χωρίζονται τα υγρά από τα στερεά (με διήθηση ή φυγοκέντρηση), μετά παραλαμβάνεται το προϊόν από όποιο κλάσμα το περιέχει. Ένα προϊόν ζύμωσης αξιοποιείται μόνο εντελώς καθαρό.
Πρόσωπα
Karl Ereky
Ούγγρος, χρησιμοποίησε πρώτος τον όρο Βιοτεχνολογία το 1919
Louis Pasteur
από τους πρωτοπόρους της καλλιέργειας βακτηρίων και μυκήτων
Ποιες είναι οι φάσεις ανάπτυξης σε μια κλειστή καλλιέργεια;
Λανθάνουσα (τα κύτταρα προσαρμόζονται και ο αριθμός τους μένει περίπου ίδιος), εκθετική (γρήγορες διαιρέσεις με άφθονα θρεπτικά), στατική (ο πληθυσμός δεν αυξάνεται, επειδή τελείωσε κάποιο θρεπτικό ή μαζεύτηκαν τοξικά προϊόντα) και φάση θανάτου. Τα χρήσιμα προϊόντα παράγονται συνήθως στην εκθετική και στη στατική φάση.
Σε τι διαφέρει η κλειστή από τη συνεχή καλλιέργεια;
Στην κλειστή μπαίνει μία φορά ορισμένη ποσότητα αποστειρωμένου θρεπτικού υλικού και η καλλιέργεια σταματά όταν βγει το προϊόν. Στη συνεχή προστίθενται διαρκώς θρεπτικά συστατικά και ταυτόχρονα αφαιρούνται κύτταρα και άχρηστα προϊόντα.
Τι ονομάζουμε σήμερα ζύμωση;
Κάθε ανάπτυξη μικροοργανισμών σε υγρό θρεπτικό υλικό, αερόβια ή αναερόβια (παλιότερα ο όρος αφορούσε μόνο αναερόβιες διεργασίες). Προϊόν της είναι είτε η βιομάζα, δηλαδή τα ίδια τα κύτταρα, είτε ουσίες που φτιάχνουν τα κύτταρα, όπως πρωτεΐνες και αντιβιοτικά.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.