ביוטכנולוגיה

גבישי אינסולין

בִּיּוֹטֶכְנוֹלוֹגְיָה (מאנגלית: Biotechnology, בקיצור גם: "ביוטק" – Biotech) הוא תחום של מחקר ופיתוח יישומי, המשתמש בידע ביולוגי לפיתוח טכנולוגיות. פיתוחים ביוטכנולוגיים מנצלים את תהליכי החיים במערכות ביולוגיות לצורך ייצור מוצרים בתחומים מגוונים כגון רפואה, תעשייה, מזון, חקלאות, קוסמטיקה ועוד.

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 התקדמה מאוד בזכות הגילויים המהירים במדע הגנטיקה. חברות רבות העוסקות בביוטכנולוגיה זוכות להצלחה רבה, והתחום מעסיק מומחים מתחומים רבים בישראל ובעולם, ומשלב מחקר על תהליכי החיים (נשימה, תזונה, הפרשה, רבייה, תורשה ועוד), תנאי הגידול, ואורח החיים של יצורים אלו, לצד פיתוח של רעיונות וטכנולוגיות מתקדמות העוסקים בניצול תהליכים אלו לרווחת האדם.

תחומים

ענפי ההתמחות העיקריים בתחום 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: פיתוח מוצרים חדשים ושיפור תהליכי ייצור קיימים.
• ייצור נוגדנים (אימונודיאגנוסטיקה) ושימושיהם למטרות רפואיות (אבחון, ריפוי והכוונת תרופות) ואחרות (כגון תהליכי הפרדה).
• תרביות תאים מבעלי-חיים ומצמחים ושימוש בהן ליצירת תרופות ותכשירי חיסון ולהחדרת שינויים מוכוונים בצמחים ובבעלי-חיים.
• ביוטכנולוגיה סביבתית: פיתוח 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 בתקופה הקדומה יצר האדם וניצל תהליכים ביולוגיים לצרכיו: אפיית לחם, הכנת גבינות, יין, בירה, חומץ, עיבוד סיבי פשתן ומשי ועיבוד עורות. הידע עבר במסורת מדור לדור מבלי שהבינו את הצד המדעי של התהליכים. ידוע שמיקרואורגניזמים כגון חיידקים ושמרים מעורבים בתהליכים הללו. המטרה הקדומה לגבי המזון הייתה שימורו לזמן ממושך. באותה עת המזון לא היה זמין בכל עונות השנה ובכל מקום אליו נדדו; אחת השיטות שנוצלו היא החמצה (הורדת pH). החמצת המזון משמרת ומגנה עליו מפני קלקול (מעניקה לו חיי מדף ארוכים יותר), 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

בישראל, באוניברסיטת תל אביב, באוניברסיטת בר-אילן, באוניברסיטה העברית, המכללה האקדמית תל-חי ובמספר מכללות נוספות ניתן ללמוד לתואר ראשון (B.Sc או B.A) בביוטכנולוגיה, בחלקן ניתן ללמוד גם לתואר שני. לימודים אלה משולבים לעיתים קרובות בלימודי הנדסת מזון. בטכניון, באוניברסיטת בן-גוריון ואוניברסיטאות נוספות קיים מסלול להנדסת ביוטכנולוגיה בו מוכשרים מהנדסי ביוטכנולוגיה לעבודה בתעשייה ובמחקר.

התואר הראשון מאפשר השתלבות בשוק העבודה, אף שלרוב לעבודה מחקרית עצמאית או לתפקיד ניהולי בתחום נדרש תואר שני. בין התפקידים המבוקשים נכללים מנהלי פרויקטים בביוטק, עובדי מו"פ, מנהלי ניסויים קליניים, ואנשי שיווק רפואי.

ברבים מבתי הספר התיכוניים בישראל מוצעת מגמת ביוטכנולוגיה. הלימודים מורכבים משלושה נדבכים: מקצוע מדעי (פיזיקה, כימיה, ביולוגיה), "מערכות ביוטכנולוגיה" (5 יחידות) ו"יישומי ביוטכנולוגיה" (5 יחידות). חלק זה כולל מחקר ביוטכנולוגי במעבדה אקדמית וכתיבת עבודת גמר. בעבר המגמה הייתה מורכבת מ-5 יחידות לימוד בתהליכי ביוטכנולוגיה ו-5 יחידות לימוד במקצועות כימיה וביולוגיה. בשנות האלפיים נכנס התחום אף ללימוד בסיסי גם בחטיבות ביניים, כמבוא ללימודים התיכוניים.

ראו גם

• הנדסה ביו-רפואית
• ביו-מחשב
• ביו-קונברג'נס

קישורים חיצוניים

• דוד גורביץ' ודן ערב, הערך "ביוטכנולוגיה", באתר אנציקלופדיה של הרעיונות
• 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
• ביוטכנולוגיה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• ביוטכנולוגיה, דף שער בספרייה הלאומית