Moderne Biotechnologie im Alltag Technik mit Tradition

Transkript

1 Ein einführender Überblick Dr. Jürgen Ruff LECS LifeScience Education Consulting & Services Unternehmerforum Lilienberg, Ermatingen 28. Oktober

2 von morgens... Q: 3 stonewashed Jeans: hitzestabile Cellulasen statt Bimsstein schonender, wirtschaftlicher, weniger Umweltbelastung Biostoning Milchgerinnung zu Käse: Q: 3 Durch gentechnisch aus Bakterien, Schimmelpilzen oder Hefen gewonnenem Rinder - Chymosin (USA: 70 % des Hartkäses) statt Labferment aus Kälbermägen (Römisches Reich) 2

3 ... über den Tag... Q: 2 Q: 3 Q: 2 Enzym (biotechnol.) Wirkung Anwendung z.b. Lipasen Optimiert auf Waschbedingungen: Bleichmittel, Tenside, Temperatur, etc. Proteasen Spaltung von Proteinen Gegen Ei-, Blut-, Milch- und Spinatflecken Lipasen Spaltung von Fetten Gegen Verschmutzungen durch Salatöl, Bratenfett, Kragenfett (Talg) und Kosmetika Cellulasen Spaltung des pflanzlichen Anwendung beim Biostoning von stonewashed Polysaccharids Zellulose Jeans: Entfernung von Baumwollfusseln, Konservierung der Glätte und Farbe von Textilien Amylasen Spaltung des pflanzlichen Gegen Flecken von Kartoffelbrei, Schokolade Polysaccharids Stärke oder Pudding 3

4 ... bis abends... bei Brot und Bier oder Wein Q: 3 mit uralter Tradition: 6000 v. Christus: Sumerer legen Brotreste in Wasser und erhalten alokoholhaltiges Gebräu 4000 v. Christus: Hefenutzung für Brot- und Weinherstellung 1700 v. Christus: Codex Hammurabi (Babylon) erwähnt Bier ausdrücklich Was sie damals nicht wussten: Die Arbeit verrichten einzellige Mikroorganismen, Hefen (z.b. Saccharomyces cerevisiae, Bierhefe). Pro Liter Bier sind etwa 10 Mrd. Hefezellen nötig. Der Prozess ist eine Gärung, die von Enzymen bewerkstelligt wird (u.a. Alkoholdehydrogenase). - 4

5 1909 Wilhelm L. Johannsen führt den Begriff Gen ein 1972 Paul Berg nutzt Restriktionsenzyme 1997 Sequenzierung des Genoms von E. coli (Darmbakterium) 2003 Entzifferung des menschlichen Erbguts abgeschlossen Q: 5, verändert 2005 Sequenzierung des Genoms der Reispflanze abgeschlossen Genom = Gesamtheit aller Gene eines Organismus Gen = Bauplan für ein Protein (Enzyme, Botenstoffe, Strukturproteine) 5

6 Vom Gen zum Protein Die Herstellung von Proteinen erfolgt durch zelluläre Maschinen, die Ribosomen Bakterienzelle/Prokaryot ca Gene Tierzelle/Eukaryot Gene Q: 4 Grundlagenforschung: Chemie-Nobelpreis 2009 für die Ribosomenerforschung 6

7 Biofabrik Zelle Polysomen Fertigung Mitochondrium Endoplasmatisches Reticulum Vesikel Kraftwerk Werksstraße Vorratsbehälter Zellkern Management Pore Werkstor 7

8 Genetische Veränderungen Mutation Fusion Neukombination Chemikalien oder Strahlen Vorrat an Genen (biologische Vielfalt) Neukombination mit einem Vektor Basenaustausch innerhalb einer Art Chromosomenkombination Selektion auf gewünschte Eigenschaften Überproduzent Zusatzgene Artgrenzen überschreitend Gen für Chymosin Cellulase hinsulin... 8

9 Beispiel Humaninsulin 1 Diabetiker braucht 2 mg tierisches Insulin am Tag; das entspricht der aus einem Schwein erhaltbaren Menge; Allergie- und Resistenzrisiken Q: 6 Q: 8 9

10 Von der Konstruktion zur Produktion Rührkesselfermenter Sterile Nährlösung Rührwerk Abluft Dampf (Sterilisation) Temperatur- Regelung ph- Regelung Heiz-/ Kühlwasser Heiz-/ Kühlwasser Sterile Luft Q: 6 Biologie, Chemie, Physik, Verfahrenstechnik... 10

11 riesige Bioreaktoren Beispiel Kläranlagen: (biologische Reinigungsstufe) Keine Gentechnik nötig aber Kenntnis der bakteriellen Zusammensetzung Kenntnis der optimalen Lebensbedingungen Q: 6 Kenntnis in Verfahrenstechnik 11

12 Definition Biotechnologie OECD: Biotechnologie ist die Anwendung von Wissenschaft und Technik auf lebende Organismen, Teile von ihnen, ihre Produkte oder Modelle von ihnen zwecks Veränderung von lebender oder nichtlebender Materie zur Erweiterung des Wissensstandes, zur Herstellung von Gütern und zur Bereitstellung von Dienstleistungen. 12

13 Unzählige Chancen, aber... Sind wir weise genug, mit all dem gut umzugehen, wozu wir klug genug waren, es zu entwickeln? (Smithsonian Institution; Anzeige) 13

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 14

15 Referenzen/Quellen 1) Biotechnologie - kleinste Helfer große Chancen, Fonds der Chemischen Industrie, 2. Auflage ) BIOTechnikum, BMBF ) Biotechnologie im Alltag, biotechnologie.de, ) Biotechnologie Basis für Innovationen; BMBF, ) BRAIN, Biotechnology Research And Information Network GmbH, Darmstadt 6) Foliensatz Biotechnologie/Gentechnik des FCI 7) ISB, Informations Sekretariat Biotechnologie, DECHEMA e.v. 8) 15