ביוטכנולוגיה

גבישי אינסולין

ביוטכנולוגיה (מאנגלית: Biotechnology) היא תחום חדש יחסית של מחקר ופיתוח יישומי, המנצל את תהליכי החיים במערכות ביולוגיות לצורך ייצור מוצרים בתחומי התעשייה, הרפואה, החקלאות והקוסמטיקה לרווחת האדם. ההגדרה הרשמית והתמציתית של הביוטכנולוגיה היא שימוש בידע ביולוגי לצורך רווח בתחומי הטכנולוגיה.

המערכות הביולוגיות שבהן משתמש הביוטכנולוג הן תאים או רקמות של צמחים, בעלי חיים, או מיקרואורגניזמים (חיידקים בעיקר), או חומרים מייצורים אלו (גנים, אנזימים, הורמונים, חלבונים וכדומה).

הביוטכנולוגיה קיבלה בשנים האחרונות דחיפה עצומה בזכות הגילויים המהירים במדע הגנטיקה. חברות רבות העוסקות בביוטכנולוגיה זוכות להצלחה רבה, בהן חברת טבע הישראלית. תחום זה מעסיק בעשור האחרון מומחים מתחומים רבים בעולם כולו, ומשלב מחקר על תהליכי החיים (נשימה, תזונה, הפרשה, רבייה, תורשה ועוד), תנאי הגידול ואורח החיים של יצורים אלו, עם פיתוח של רעיונות וטכנולוגיות מתקדמות העוסקים בניצול תהליכים אלו לרווחת האדם.

שטחי הפעילות העיקריים של הביוטכנולוגיה הם:

• ביוקטליזה: השימוש באנזימים ובמערכות אנזימטיות לשם זירוז תגובות כימיות.
• תהליכי תסיסה (פרמנטציה): ייצור תרופות, תוספי מזון, אנזימים וביוכימיקלים על ידי מיקרואורגניזמים כגון חיידקים, שמרים ופרוטיסטים.
• הנדסה גנטית: לפיתוח מוצרים חדשים ולשיפור תהליכי ייצור קיימים.
• ייצור נוגדנים (אימונודיאגנוסטיקה) ושימושיהם למטרות רפואיות (אבחון, ריפוי והכוונת תרופות) ואחרות (כגון תהליכי הפרדה).
• תרביות תאים מבעלי-חיים ומצמחים ושימושיהן ליצירת תרופות ותכשירי חיסון ולהחדרת שינויים מוכוונים בצמחים ובבעלי-חיים.
• ביוטכנולוגיה סביבתית: לפיתוח תהליכי ניצול וניטרול של פסולת חקלאית ותעשייתית בשיטות ביולוגיות כגון: מיחזור, קומפוסט, טיהור מי ביוב, טיפול בזיהומי נפט, הפקת אנרגיה מתהליכים ביולוגיים. במגמה לצמצם ולפתור בעיות הקשורות בזיהום הסביבה.

ניצול תהליכים ביולוגיים לתועלת האדם בתקופה הקדומה

בישול בירה

כבר בתקופת התנ"ך ניצל האדם תהליכים ביולוגיים לצרכיו: אפיית לחם, הכנת גבינות, יין, בירה, חומץ, עיבוד סיבי פשתן ומשי ועיבוד עורות. הידע על הכנת המוצרים עבר במסורת מדור לדור מבלי שהבינו את הצד המדעי של התהליכים. כיום ידוע שמיקרואורגניזמים כגון חיידקים ושמרים מעורבים בתהליכים הללו. המטרה הקדומה הייתה שימור המזון לזמן ממושך. המזון לא היה אז זמין בכל עונות השנה ובכל מקום אליו נדדו; החמצת המזון משמרת ומגנה עליו מפני קלקול (חיי מדף ארוכים יותר) לעומת מזון טרי, שכן הסביבה החומצית שנוצרת אינה מאפשרת לרוב המיקרואורגניזמים להתיישב על גבי המזון ולקלקל אותו. לסביבה החומצית אחראיים התוצרים הסופיים של תהליכי התסיסה השונים: חומצה לקטית (חומצת החלב), חומצה אצטית (חומץ), חומצה פחמתית (תוצר התסיסה במקרה זה הוא פחמן דו-חמצני; כשהוא מגיב עם מים נוצרת חומצה פחמתית) ועוד.

לימודי ביוטכנולוגיה

תוכניות לימודים אקדמיות בביוטכנולוגיה הינן ברובן חדשות למדי. היות שהתחום עוסק בצדדים הפרקטיים והתעשייתים של הביולוגיה, מתרכזים לימודי הביוטכנולוגיה בעיקר במכללות ופחות באוניברסיטאות. במספר מכללות בישראל ניתן כיום ללמוד לתואר ראשון (B.Sc או B.A) בביוטכנולוגיה. לימודים אלה משולבים לעתים קרובות בלימודי הנדסת מזון. לאחר סיום הלימודים יכולים תלמידי המכללות, בהתאם להישגיהם הלימודיים, לעבור לאוניברסיטה לשם לימודי תואר שני בביולוגיה או בתחום קרוב. התואר הראשון מאפשר גם יציאה לשוק העבודה, אף שלרוב לעבודה מחקרית עצמאית, לתפקיד ניהולי בתחום נדרש לרוב תואר שני.

תחום חדש יחסית הינו לימודי הנדסת ביוטכנולוגיה. בלימודים אלו המתקיימים באוניברסיטאות ובמכללות מסוימות מוכשרים מהנדסי ביוטכנולוגיה לעבודה בתעשייה ובמחקר.

ברבים מבתי ספר תיכוניים ברחבי הארץ מוצעת בשנים האחרונות מגמת תהליכים ביוטכנולוגיים. המגמה מורכבת מ-5 יחידות לימוד במקצוע תהליכים ביוטכנולוגיים (4 יחידות לימוד עיוניות ויחידת לימוד אחת עבור מעבדת חקר), 5 יחידות לימוד במקצוע כימיה (3 יחידות לימוד של כימיה ועוד 2 יחידות לימוד של ביוכימיה) ו-5 יחידות לימוד במקצוע ביולוגיה (3 יחידות עיוניות, יחידה אחת עבור מעבדת מחקר ויחידה אחת נוספת עבור מחקר ביולוגיה- ביוטופ).
בשנים האחרונות נכנס התחום אף ללימוד בסיסי גם בחטיבות ביניים, כמבוא ללימודים התיכוניים.

קישורים חיצוניים

• סקירה וניתוח של חברות ביוטק בארץ
• אתר 'ביוטק' של רשת אורט.
• מילון מונחי ביוטכנולוגיה
• מדור ביוטכנולוגיה באתר הידען.
• מאמר הרחבה על כיווני מחקר ויישומים בתחום בספריית המרכז לטכנולוגיה חינוכית.
• מדור ביוטכנולוגיה במגזין המדע נייצ'ר. באנגלית.
• מגזין פוקוס על ביו-טק. באנגלית.
• TalkingValue סקירה של חברות ביוטכנולוגיה בארץ וברחבי העולם.