Bioproizvodnja

Bioproizvodnja predstavlja tip proizvodnje u kom se za dobijanje nekog proizvoda koriste biološki sistemi (mikroorganizmi, životinjske, biljne ćelije, razna tkiva i enzimi u in vitro uslovima). Na ovaj način se proizvode komercijalno značajni biomolekuli koji svoju primenu imaju u poljoprivredi, industriji, hrane, energije, materijala, kao i farmacmaceutskoj industriji. Ovi biomolekuli takođe mogu biti izolovani iz prirodnih izvora poput krvi, kultura mikroorganizama, kao i iz biljnih i životinjskih ćelija kultivisanih na poseban način.^[1]

Ovaj članak je deo diseminacionih aktivnosti uz podršku Fonda za nauku Republike Srbije, Program DIJASPORA, #6464843, MeMEAS u saradnji sa Hemijskim fakultetu Univerziteta u Beogradu. Sadržina ovih tekstova ne izražava stavove Fonda za nauku Republike Srbije.
Datum unosa: oktobar—decembar 2023.
Vikipedijanci: Ova grupa učenika će pisati članke na podstranicama, gde će ostati do kraja perioda unosa i ocenjivanja.
Pozovamo vas da pomognete učenicima i date im smernice tokom izrade.

Ćelije ili tkiva koja se koriste u ove svrhe, često su gengenetički modifikovana pomoću genetičkog inženjeringa, metaboličkog ili proteinskog inženjeringa. Upotreba bioproizvodnje u industrijskim procesima, predstavlja jedan od najznačajnijih koraka ka održivom razvoju industrije, što takođe može dovesti do zamene nekih standardnih industrijskih procesa efikasnijim i isplatljivijim metodama bioproizvodnje.^[2]

Pravac u kom se kreću bioproizvodni procesi, mogu dovesti do razvitka raznih novih proizvoda poput hrane, lekova, obnovljive energije, kao i materijala, sa boljim osobinama od trenutno postojećih.^[3]

Istorijat

Upotreba bioloških sistema za proizvodnju dobara datira još iz antičkog doba. Iako neupoznati sa prirodom fermentacionih procesa, drevni narodi poput Kineza i Sumeraca, koristili su ove procese u proizvodnji pirinčanog vina i piva.^[4] Takođe upotreba fermentacionih procesa u svrhe konzervacije povrća ukišeljavanjem, počela je znatno pre otkrića uloge mikroorganizama u fermentaciji (Luj Paster, 19. vek).

Sledeći talas upotrebe bioloških sistema u cilju proizvodnje biomolekula, uslovljavao je upotrebu izolovanih i prečišćenih kultura mikroorganizama i izolovanje primarnih metabolita. Primarni metaboliti imaju fiziološku ulogu u samoj ćeliji i neophodni su za normalan ćelijski rast i razvoj. Neki od primarnih metabolita poput aminokiselina, etanola, acetona, organskih kiselina (mlečna, sirćetna i limunska kiselina) izolovani su na ovaj način.

Novu prekretnicu u istorijskoj upotrebi mikroorganizama za dobijanje značajnih biomolekula predstavlja proizvodnja antibiotika (penicilin). Otkrićem i karakterizacijom penicilina kao i drugih grupa antibiotika započeo je talas bioproizvodnje sekundarnih metabolita, koji najčešće igraju značajnu ulogu u odbrambenim mehanizmima mikroorganizama od drugih vrsta. Sekundarni metaboliti su svoju svakodnevnu primenu našli prevashodno u medicini.

Razvitak rekombinantne tehnologije 80-ih godina 20. veka, omogućio je proizvodnju rekombinantnih proteina koji svoju najširu primenu nalaze u medicini, gde se koriste kao lekovi (lekovi bazirani na proteinskoj ili polipeptidnoj strukturi). Takođe, rekombinantni proteini koji imaju enzimske funkcije koriste se u raznim procesima biokatalize.^[5]

Primena bioproizvodnje

Primena bioproizvodnje može se pronaći gotovo u svim granama industrije poput farmacije, industrije biomaterijala i prehrambene industrije. Takođe pored primene u industrijske svrhe, bioproizvodnja se primenjuje i u raznim naučnim istraživanjima iz oblasti medicine, farmacije, biohemije, biotehnologije i sintetske biologije.^[6]

Proizvodi nastali procesima bioproizvodnje

Kao posledica široke primene, mnoštvo proizvoda nastalih procesima bioproizvodnje se danas nalazi na tržištu. Neki od njih prikazani su ovde.

Medicina

Industrija hrane i pića

Drugi industrijski procesi

Mikrobiološki indukovana precipitacija kalcijum-karbonata
Bioremedijacija
Industrija deterdženata
Proizvodnja plastike

Reference

^ Clomburg, James M.; Crumbley, Anna M.; Gonzalez, Ramon (2017-01-06). „Industrial biomanufacturing: The future of chemical production”. Science (na jeziku: engleski). 355 (6320). ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.aag0804.
^ Mitsuishi, Mamoru; Cao, Jian; Bártolo, Paulo; Friedrich, Dirk; Shih, Albert J.; Rajurkar, Kamlakar; Sugita, Naohiko; Harada, Kanako (2013-01-01). „Biomanufacturing”. CIRP Annals. 62 (2): 585—606. ISSN 0007-8506. doi:10.1016/j.cirp.2013.05.001.
^ Zhang, Yi-Heng Percival; Sun, Jibin; Ma, Yanhe (2017-05-01). „Biomanufacturing: history and perspective”. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 44 (4-5): 773—784. ISSN 1476-5535. doi:10.1007/s10295-016-1863-2.
^ McGovern, Patrick E.; Zhang, Juzhong; Tang, Jigen; Zhang, Zhiqing; Hall, Gretchen R.; Moreau, Robert A.; Nuñez, Alberto; Butrym, Eric D.; Richards, Michael P. (2004-12-21). „Fermented beverages of pre- and proto-historic China”. Proceedings of the National Academy of Sciences (na jeziku: engleski). 101 (51): 17593—17598. ISSN 0027-8424. PMC 539767  . PMID 15590771. doi:10.1073/pnas.0407921102. CS1 održavanje: Format PMC-a (veza)
^ Won, Rachel (mart 2010). „Volume optics”. Nature Photonics. 4 (3): 194—194. ISSN 1749-4885. doi:10.1038/nphoton.2010.26. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Conner, John; Wuchterl, Don; Lopez, Maria; Minshall, Bill; Prusti, Rabi; Boclair, Dave; Peterson, Jay; Allen, Chris (2014-01-01), Shimasaki, Craig, ur., Chapter 26 - The Biomanufacturing of Biotechnology Products, Academic Press, str. 351—385, ISBN 978-0-12-404730-3, doi:10.1016/b978-0-12-404730-3.00026-9, Pristupljeno 2023-12-24

[1] Clomburg, James M.; Crumbley, Anna M.; Gonzalez, Ramon (2017-01-06). „Industrial biomanufacturing: The future of chemical production”. Science (na jeziku: engleski). 355 (6320). ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.aag0804.

[2] Mitsuishi, Mamoru; Cao, Jian; Bártolo, Paulo; Friedrich, Dirk; Shih, Albert J.; Rajurkar, Kamlakar; Sugita, Naohiko; Harada, Kanako (2013-01-01). „Biomanufacturing”. CIRP Annals. 62 (2): 585—606. ISSN 0007-8506. doi:10.1016/j.cirp.2013.05.001.

[3] Zhang, Yi-Heng Percival; Sun, Jibin; Ma, Yanhe (2017-05-01). „Biomanufacturing: history and perspective”. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 44 (4-5): 773—784. ISSN 1476-5535. doi:10.1007/s10295-016-1863-2.

[4] McGovern, Patrick E.; Zhang, Juzhong; Tang, Jigen; Zhang, Zhiqing; Hall, Gretchen R.; Moreau, Robert A.; Nuñez, Alberto; Butrym, Eric D.; Richards, Michael P. (2004-12-21). „Fermented beverages of pre- and proto-historic China”. Proceedings of the National Academy of Sciences (na jeziku: engleski). 101 (51): 17593—17598. ISSN 0027-8424. PMC 539767  . PMID 15590771. doi:10.1073/pnas.0407921102. CS1 održavanje: Format PMC-a (veza)

[5] Won, Rachel (mart 2010). „Volume optics”. Nature Photonics. 4 (3): 194—194. ISSN 1749-4885. doi:10.1038/nphoton.2010.26. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[6] Conner, John; Wuchterl, Don; Lopez, Maria; Minshall, Bill; Prusti, Rabi; Boclair, Dave; Peterson, Jay; Allen, Chris (2014-01-01), Shimasaki, Craig, ur., Chapter 26 - The Biomanufacturing of Biotechnology Products, Academic Press, str. 351—385, ISBN 978-0-12-404730-3, doi:10.1016/b978-0-12-404730-3.00026-9, Pristupljeno 2023-12-24

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]