Wie kann der Begriff „Biotechnologie“ definiert werden? Grenzen Sie die Biotechnologie von der Gentechnologie ab.
Biotechnologie ist die Anwendung traditioneller und moderner Technologien, in denen biologische Systememikrobiellen, pflanzlichen oder tierischen Ursprungs oder einzelne Komponenten dieser Systeme für die Produktion von Stoffen und für Dienstleistungen genutzt werden. Die Gentechnologie ist die Anwendung von molekularbiologischen Methoden zur direkten und gezielten Neukombination von Erbinformationen von Organismen durch kontrollierten Eingriff. Die Gentechnologie kann Teil der Biotechnologie sein, wenn biologische Systeme mit veränderten (genetischen) Eigenschaften für biotechnologische Prozesse bereitgestellt werden.
Was versteht man in der Biotechnologie unter dem Begriff „Screening“?
Screening in der Biotechnologie ist ein systematisches Verfahren zur Durchmusterung bzw. Identifizierung vonfür ein bestimmtes biotechnologisches Verfahren geeigneten Mikroorganismen.
Was versteht man in der Biotechnologie unter dem Begriff „Metabolic Engineering“?
Unter "Metabolic Engineering" versteht man die Veränderung bzw. Optimierung der Stoffwechseleigenschaften oder bestimmter Stoffwechselwege in einem Organismus durch gezieltes An-oder Abschalten, Deletion, Überexpression oder Modifikation von Genen.
Welche Vorteile und welche Nachteile hat die Oberflächenkultivierung im Vergleich zur Submerskultivierung?
Der Vorteil der Oberflächenkultivierung (Oberflächenverfahren) liegt in einer guten O2-Versorgung ohne Einwirkung von Scherkräften. Der Nachteil der Oberflächenkultivierung liegt in einem hohen Raum-/Zeitbedarf und in der relativ schlechten Steuerbarkeit.
Welche Probleme treten bei der Maßstabsvergrößerung (Scale up) auf?
Mit steigendem Arbeitsvolumen werden der Transfer von Flüssigkeiten (z.B. das Inokulieren), die gleichmäßige Temperierung und Durchmischung, die O2-Versorgung und die Zellabtrennung immer problematischer. Alle Schritte des Verfahrensablaufes müssen neu erprobt und optimiert werden.
Was versteht man unter einer Starterkultur? Geben Sie ein Beispiel.
Eine Starterkultur ist eine Rein- oder Mischkulturdefinierter Mikroorganismen, die gezielt eingesetzt werden, um durch ihren Stoffwechsel den pH-Wert und/oder die Zusammensetzung eines Lebensmittels zu verändern. Beispiel: Streptococcus thermophilus, Milchsäurebakterien der Gattungen Lactococcus, Lactobacillus.
Mit welchen Mikroorganismen und über welche Stoffwechselwege wird Essig hergestellt?
Essig wird mit Essigsäurebakterien der Gattungen Acetobacter oder Gluconobacter durch unvollständige Oxidation von Ethanol hergstellt. Ethanol wird durch eine Alkohol-Dehydrogenase zu Acetaldehyd und dieser dann mit einer Acetaldehyd-Dehydrogenase zu Essigsäure umgesetzt. Die Elektronen werden letztlich auf O2 übertragen.
Was ist ein Primärmetabolit, was ist ein Sekundärmetabolit? Geben Sie jeweils ein Beispiel.
Ein Primärmetabolit ist ein Zwischen- oder Endprodukt des Primärstoffwechsels, z.B. Ethanol, Milchsäure oder Aminosäuren. Die Produktion von Primärmetaboliten erfolgt in der Regel in der Trophophase und ist an das Wachstum gekoppelt. Ein Sekundärmetabolit ist ein Zwischen- oder Endprodukt des Sekundärstoffwechsels, z.B. Antibiotika oder Exopolysaccharide. Die Synthese von Sekundärmetaboliten erfolgt in der Idiophase und ist nicht an den Energiestoffwechsel gekoppelt.
Was versteht man unter dem Begriff „Downstream processing“. Welche Schritte fallen darunter?
Unter dem "Downstream processing" versteht man die Aufarbeitung des Produktes einer Fermentation. Darunter fallen die Abtrennung der Biomasse, der Zellaufschluss, die Produktanreicherung und -reinigung, die Produktanalyse und -formulierung.
Was sind Antibiotika, was sind halbsynthetische Antibiotika? Geben Sie jeweils ein Beispiel.
Antibiotika sind von Mikroorganismen produzierte Sekundärmetabolite, die in geringen Konzentrationen andere Mikroorganismen abtöten (bakterizid) oder im Wachstum hemmen (bakteriostatisch). Beispiel: Penicllin G.Halbsynthetische Antibiotika sind Antibiotika, die nachträglich chemisch oder biologisch modifiziert werden, um die Eigenschaften (Wirkungsspektrum, Effizienz, Pharmakokinetik, Nebenwirkungen) zu verbessern. Beispiel: Ampicillin.
Welches sind die wichtigsten Antibiotika-Klassen?
β-Lactam-Antibiotika, Glycopeptid-Antibiotika, Aminoglycosid-Antibiotika, Tetracycline, Makrolid-Antibiotika, Ansamycine.
Welche Vitamine werden in großem Maßstab mit Mikroorganismen hergestellt? Geben Sie jeweils die Mikroorganismen an.
Vitamin B2 (Riboflavin) wird mit dem Pilz Ashbya gossypii und mit dem Bakterium Bacillus subtilis hergestellt, Vitamin B12 (Cyanocobalamin) mit Propionibacterium shermannii und Pseudomonas denitrificans und Vitamin C (Ascorbinsäure) entweder mit Acetobacter suboxydans oder mit Erwinia herbicola und Aureobacterium sp.
Mit welchem Organismus und unter welchen Bedingungen wird Citronensäure fermentativ hergestellt?
Citronensäure wird mit Aspergillus niger hergestellt. In der Produktionsphase sind eine gute O2-Versorgung, ein pH-Wert von < 2,5 und sehr geringe Mn2+- und Fe2+-Konzentrationen wichtig, um die Citronensäure umsetzende Aconitase zu hemmen und die Kontaminationsgefahr zu senken.
Was sind technische Enzyme und in welchen Bereichen kommen sie zur Anwendung?
Technische Enzyme sind Enzyme, die für industrielle Umsetzungsprozesse eingesetzt werden. Einsatzbereiche sind in der Lebensmittelverarbeitung und Qualitätskontrolle, bei der Waschmittelherstellung, in der medizinischer Diagnostik, bei der Papierherstellung, in der Textilindustrie.
Welche Vorteile können immobilisierte Enzyme im Vergleich zu freien Enzymen haben?
Die Immobilisierung führt häufig zu einer besseren Nutzung des Enzyms, das Produkt ist frei von Enzym, die Immobilisierung erlaubt einen kontinuierlichen Prozess.
Was versteht man unter dem „Biologischen Sauerstoffbedarf“?
Der Biologische Sauerstoffbedarf (BSB) ist ein Maß für die Belastung eines Abwassers mit mikrobiell oxidierbaren Verbindungen. Gemessen wird die Konzentration an O2(mg /l), die für die mikrobielle Oxidation der im Abwasser vorhandenen Verbindungen innerhalb von 5 Tagen bei 20°C notwendig ist (BSB5).
Wie erfolgt die anaerobe Abwasserrreinigung im Faulturm einer Kläranlage?
Der in den aeroben Teilen des Klärwerks anfallende Primär- und Sekundärschlamm wird durch eine Mischpopulation von anaeroben Bakterien abgebaut. Beteiligt sind primäre und sekundäre Gärer sowie methanogene Bakterien. Die Bakterien hydrolysieren die in den Schlämmen enthaltene Biomasse und setzen sie letztlich zu CO2 und CH4 um.
Welche Möglichkeiten der mikrobiellen Abluftreinigung gibt es?
Die mikrobielle Abluftreinigung erfolgt durch Eliminierung von Geruchs- oder Schadstoffen aus Abluft mithilfe von Biowäschern (Schadstoffabsorption und -abbau getrennt) oder Biofiltern (Abfiltern und Abbau durch das Filtermaterial besiedelnde Mikroorganismen).
