Biotechnologie – Industrielle Biotechnologie
Proteine haben vielseitige Eigenschaften. Im Studium liegt der Fokus meist auf Biokatalysatoren oder Medikamenten. Aber die Anwendungsmöglichkeiten von Proteinen werden immer noch intensiv erforscht. Der Herstellungsprozess der jeweiligen Produkte sollte möglichst effizient sein, damit das Produkt günstig verkauft werden kann. Die Industrielle Biotechnologie begutachtet daher auch die Effizienz des Produktionsprozesses und seine Kosten. Bei der Produktion mit Mikroorganismen werden biologische Hintergründe mit klassischer Verfahrenstechnik kombiniert.
Das Quellen- und Literaturverzeichnis zu dieser Seite finden Sie hier.
Aufgabe 1 von 3
HERSTELLUNG EINES PROTEINS
Sie führen die Kultivierung eines genetisch veränderten Escherichia coli -Stammes zur aeroben Produktion des grün fluoreszierenden Proteins in einem Rührkesselreaktor durch.
Ergänzen Sie die fehlenden Wörter im Lückentext.
Escherichia coli ist ein stäbchenförmiges, gramnegatives , das im menschlichen und tierischen vorkommt. Es ist fakultativ aerob d.h. es wächst bevorzugt unter Anwesenheit von , kann sich aber auch in einem anaeroben Milieu vermehren. E.coli ist einer der bestuntersuchten Mikroorganismen und wird daher als Modellorganismus in der Molekularbiologie und Gentechnologie verwendet.
exprimiert unser E. coli -Stamm das grün fluoreszierende Protein GFP. Dieses leuchtet bei Anregung mit grün. Durch diesen Effekt kann die Produktbildung im Prozessverlauf optisch leicht nachgewiesen werden. kann durch eine gravimetrische Messung verfolgt werden. Obwohl E. coli ohne Sauerstoff wachsen kann ist die von GFP mit Sauerstoff größer. Je mehr E. coli -Biomasse gezüchtet wird desto mehr Sauerstoff wird für die benötigt. Um Sauerstoff schneller bereitzustellen, wird erhöht. Eine zu hohe Rührerdrehzahl kann jedoch die Schaumbildung fördern und erhöht . Diese und weiter Thematiken beschäftigen Sie während des Studiums der Industriellen Biotechnologie.
zu Auswahl 1
Die Gramfärbung ist eine alte Methode zur Klassifizierung von Bakterien.
zu Auswahl 2
Darmbakterien wie E. coli können in anderen Bereichen des Körpers Entzündungen auslösen. Das Gehirn ist daher durch einen größenselektive Membran, die Bluthirnschranke, vor Keimen im restlichen Körper geschützt.
zu Auswahl 3
Aerob bedeutet in ‚Anwesenheit von Sauerstoff‘. Andere Gase können auch Einfluss auf den bakteriellen Stoffwechsel haben. Allerdings betrifft das andere Bakterien.
zu Auswahl 4
GFP ist ein Markerprotein, das an andere Proteine angehängt werden kann, um diese wie mit einem Textmarker zum Leuchten zu bringen. In der Tiefsee dient es dem Anlocken von Beuteorganismen. Im Studium dient es als gut sichtbares und robustes Beispielprodukt.
zu Auswahl 5
GFP wird durch blaues Licht oder UV-Licht angeregt. Da die abgestrahlte Wellenlänge weniger Energie hat als das Anregungslicht, kommt es zur sogenannten Rotverschiebung. Im visuellen Lichtspektrum kommt grün auf dem Weg von blau zu rot.
zu Auswahl 6
Fluoreszenz entsteht bei der Wechselwirkung von Quanten charakteristischer Wellenlänge (blau) mit den π-Elektronen des GFP. Die dabei geltenden Gesetze werden dem Bereich der Quantenphysik zugeordnet.
zu Auswahl 7
Eine gravimetrische Messung nutzt den Effekt der Gravitation. Beim Wiegen werden Massen z.B. die Biomasse bestimmt. Wenn die Biomasse über die Zeit zunimmt, spricht man auch von Wachstum.
zu Auswahl 8
Der aerobe Stoffwechsel von E. coli produziert aus der gleichen Menge Zucker 10- bis 15-mal mehr Energie weil CO2 und H2O entstehen. Diese Energie steht für die Produktion von GFP zur Verfügung.
zu Auswahl 9
Der zelluläre Vorgang der Atmung nennt sich Respiration. Bei der Transpiration geht es um Wasserverlust, bei der Approximation um mathematische Näherungen und bei Transformation handelt es sich um den Fachausdruck für eine molekularbiologische Methode.
zu Auswahl 10
Der Rührer zerteilt die Luftblasen im Reaktor. Je kleiner diese sind, desto schneller wechselt der Sauerstoff aus der Gasblase in das Nährmedium, wo er vom Bakterium verbraucht werden kann.
zu Auswahl 11
Beim Rühren einer Flüssigkeit entsteht Reibungswärme. Bei schneller Rührung ist diese Energiemenge größer. Da es sich dabei um eine Energiemenge pro Zeit handelt, spricht man von Leistungseintrag.