Biotechnologie Für Ingenieure: Grundlagen - Verfahren Aufgaben - Perspektiven

ISBN-13: 9783528045470 / Niemiecki / Miękka / 1990 / 352 str.

Marinus Meiners

Opis

Ich hoffe, dass dieses Buch allen Interessierten der Biotechnologie das Ver standnis dieser interdisziplinaren Wissenschaft und Technik erleichert und viele junge Ingenieure und Wissenschaftler anregt, Aufgaben und Probleme im Ein klang mit der Natur zu losen. Wilhelmshaven 1989 Prof Dr. M. Meiners Inhaltsuberblick Teil 111 Teil I Teil 11 Perspektiven Naturwissenschaftliche Technisch-industrielle und Risiken Zusammenhange Anwendung der Biotechnologie, Bionik Biologie -allgemeine Ernahrung, Gesundheit Naturwissens(haft p. . . -Te(hnik Biote(hnik ' Mi krobiol og ie, Biologie (Einfuhrung) ' i-" pflanzliche u tie" sehe Zellen Die Zelle r===-- Uberproduktion d. Zelle Energ'everwertung ' tt- Informationsverarbeitung,"I, ---- Physiolag. Manipulation " - Genetische Manipulation" Technische Manipulation " " Fermentation I P"'p. kt;, " t'fProHssfuhrung Bewertu ngsmog li(hkeiten Aufarbeitung . . . Auswirkungen Te(hn. -industr. Prozesse L. . ---:: ?' Ge fahren Produktianspr 022 sse Nutzen V Ethische und relig, ose Fragen Abbouprozesse 1 Teil1. Naturwissenschaftliche Zusammenhange zur Biotechnologie Einleitung: Biologie -allgemeine Naturwissenschaft -Technik Fragt man Ingenieure, welche Wissenschaft sie als Grundlage unserer heutigen Technik verstehen, so nennen die meisten neben der Mathematik die Physik als wichtigste der Naturwissenschaften, dann vielleicht die Chemie. Auf die modeme Technik hat als neue Wissenschaft inzwischen auch die Informatik einen grossen Einfluss gewonnen. Sehr beharrlich gewinnt aber die Biologie an Bedeutung, die oft noch als etwas Gegensatzliches zur Technik und mit ihr unvereinbar angesehen wird. In den 50er Jahren entstand der Begriff Biotechnologie oder Biotechnik, im Sinne einer Vereinigung von Biologie und Technik. Gemeint ist die Anwendung der Biologie zur industriellen Produkt

Spis treści

I. Naturwissenschaftliche Zusammenhänge zur Biotechnologie Einleitung: Biologie — allgemeine Naturwissenschaft — Technik.- 1. Biologie, eine Einführung für Ingenieure.- 1.1 Die biologische Zelle.- 1.2 Energieverwertung.- 1.2.1 Energiespeicher.- 1.2.2 Energieübertragung.- 1.2.3 Energie und Entropie.- 1.3 Informationsverarbeitung.- 1.3.1 Information in der Biologie.- 1.3.2 Die molekulare Struktur der DNS.- 1.3.3 DNS als Träger der Erbinformation.- 1.3.4 Übertragung genetischer Informationen.- II. Technisch-industrielle Anwendung der Biotechnologie.- 2. Nutzung der Biologie im technisch-industriellen Maßstab.- 2.1 Bionik: die Anwendung biologischer Erkenntnisse.- 2.2 Ernährung.- 2.3 Gesundheit.- 2.4 Moderne Biotechnologie.- 2.4.1 Anwendung der Mikrobiologie.- 2.4.1.1 Einführung in die Mikrobiologie.- 2.4.1.2 Einführung in die Biochemie.- 2.4.1.2.1 Katabolismus.- 2.4.1.2.2 Anabolismus.- 2.4.1.2.3 Stoffwechselregulation.- 2.4.1.3 Wachstum.- 2.4.1.3.1 Das Monod-Modell.- 2.4.1.3.2 Erhaltungsenergie.- 2.4.1.4 Mikrobielle Produktion.- 2.4.2 Züchtung von Gewebezellen in Suspensionskulturen.- 2.4.2.1 Züchtung pflanzlicher Zellen.- 2.4.2.2 Züchtung tierischer Zellkulturen.- 3. Überproduktion der Zelle: die industrielle Biotechnologie.- 3.1 Physiologische Manipulationen.- 3.1.1 Überproduktion von Primärmetaboliten.- 3.1.2 Überproduktion von Sekundärmetaboliten.- 3.2 Genetische Manipulation.- 3.3 Technische Manipulation.- 3.3.1 Fermentationstechnik.- 3.3.1.1 Vorbereitende Arbeiten zur Fermentation.- 3.3.1.2 Der Bioreaktor.- 3.3.1.3 Turmreaktoren und Blasensäulen.- 3.3.1.4 Reaktorbetrieb.- 3.3.1.5 Stichwortverzeichnis für Bioreaktoren.- 3.4 Ausblick zur mikrobiologischen Überproduktion.- 4. Prozeßführung von Fermentationen.- 4.1 Betriebsweisen in der biologischen Produktion.- 4.1.1 Chemostat — die kontinuierliche Kultur.- 4.1.1.1 Grundlagen der kontinuierlichen Prozeßführung.- 4.1.2 Anmerkungen zum Chemostaten.- 4.1.2.1 Übergangsverhalten zwischen stationären Zuständen.- 4.1.2.2 Anwendung der Chemostat-Formalismen auf Mischkulturen.- 4.1.2.3 Berücksichtigung der Erhaltungsenergie im Chemostat.- 4.1.2.4 Auswirkung einer Sauerstofflimitierung.- 4.1.3 Fed-Batch-Kultur (semikontinuierliche Kultur).- 4.1.4 Anwendung unterschiedlicher Betriebsweisen.- 4.1.5 Mediumsoptimierung durch die turbidostatische Prozeßführung.- 4.1.6 Gewinnung von Hochleistungsstämmen durch Selektionsdruck in der kontinuierlichen Kultur (Evolution im Labor).- 4.1.7 Allgemeine Betrachtungen zur kontinuierlichen Kultur.- 4.2 Meßtechnik.- 4.2.1 Systematisierung der Prozeßgrößen.- 4.2.2 Meßwerterfassung und Meßwertbildung.- 4.2.2.1 Beispielhafte Meßtechniken.- 4.2.2.2 Biologische Sensoren.- 4.2.3 Biologische Testsysteme.- 4.3 Regelungstechnik.- 4.3.1 Struktur eines Regelkreises.- 4.3.2 Eingesetzte Regler.- 4.3.3 Beispiel der Entwicklung eines Regelungssystems in der Biotechnologie: der Po2-Regler.- 4.4 Einsatz von Digitalrechnern zur Kontrolle von Fermentationsprozessen.- 4.5 Verzeichnis der Symbole.- 5. Aufarbeitungstechnik, eine Übersicht.- 5.1 Übersicht über Grundoperationen in der Biotechnologie.- 5.2 Abtrennung der Zellen.- 5.3 Zellaufschluß.- 5.4 Abtrennung der unlöslichen Zelltrümmer.- 5.5 Produktanreicherung.- 5.6 Feinreinigung.- 5.7 Konzentrierung.- 6. Technisch-industrielle Prozesse.- 6.1 Der Biotechnologiemarkt.- 6.2 Produktionsprozesse.- 6.2.1 Biomasse.- 6.2.2 Alkohol.- 6.2.2.1 Bierherstellung.- 6.2.3 Spezielle primäre Biosyntheseprodukte.- 6.2.4 Sekundäre Biosyntheseprodukte.- 6.2.5 Biotransformationen.- 6.3 Abbauprozesse (Umweltbiotechnologie).- 6.3.1 Abwassertechnik.- 6.3.2 Biologische Abgasreinigung.- 6.3.3 Umwandlung von Abfall.- III. Perspektiven und Risiken.- 7. Perspektiven der Biotechnologie.- 7.1 Einführung in gesellschaftspolitische Aspekte der Biotechnologie.- 7.1.1 Schwellen zur Einführung neuer Technologien.- 7.1.2 Vergleich Kernphysik — Gentechnologie.- 7.1.3 Gesellschaftliche Interessengruppen.- 7.2 Bewertungsmöglichkeiten der Biotechnologie.- 7.2.1 Auswirkungen biotechnologischer Anwendungen.- 7.2.1.1 Eingesetzte Organismen.- 7.2.1.2 Produkte.- 7.2.1.3 Methoden und Verfahren.- 7.3 Anwendungsgebiete zur Untersuchung von Auswirkungen der Biotechnologie.- 7.3.1 Risiko- und Sicherheitsfragen.- 7.3.1.1 Gefahren, Richtlinien, Gesetze.- 7.3.1.1.1 Gefahren durch gentechnische Experimente.- 7.3.1.1.2 Richtlinien, Verordnungen, Gesetze.- 7.3.1.1.3 Bisherige Gesetzgebung.- 7.3.1.2 Tierische Zellen.- 7.3.1.3 Pflanzenzellen.- 7.3.1.4 Ausblick zur Diskussion der Risiko- und Sicherheitsfragen.- 7.3.2 Nutzen durch die moderne Biotechnologie.- 7.3.2.1 Biotechnologie und Umweltschutz.- 7.3.2.2 Biotechnologie und Informatik.- 7.3.2.3 Biotechnologie und Landwirtschaft, Forst- und Meereswirtschaft.- 7.3.2.4 Auswirkungen der Biotechnologie auf den Arbeitsmarkt.- 7.4 Schlußbetrachtung zu den soziopolitischen Aspekten mit „Blick über den Zaun“.- 7.4.1 Manipulationen am Menschen.- 7.4.2 Ethische und religiöse Fragen zur Biotechnologie.- Literatur.- Sachwort- und Namensverzeichnis.