Klassische Biologie
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Flashcards
Definition von der Klassischen Biotechnologie
Die Biotechnologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft und ihre Techniken werden für die Nutzung von MIkroorganismen oder Zellkulturen zum Zweck der Herstellung von Produckten verwendet z.B. Ernährung, Medizin, Landwirtschaft und Umweltschutz
Nenne 5 Vorzüge von Mikroorganismen
1. Grosse Oberfläche (Verhältnis Volumen / Oberfläche)
2. Schnelle Vermehrung => grosse Anzahl
3. Relative geringer Energieaufwand für Stoffumsetzung
4. Kultivierung ohne Einflüsse von aussen möglich
5. Gentechnik leicht anwendbar => Produkte einbringen Leistungsverbesserung
Welche Produkte können der industriellen Mikrobiologie sein?
- Die Zellen selbst
- durch Zellen umgewandelte Produkte
- von Zellen selbst hergestellte Stoffe
Was bedeutet Screening
Vor der Grossproduktion müssen Mikroorganismen in der Natur gefunden oder gezüchtet werden, welche die gewünschte Eigenschaften haben.
Die Züchtung und Auswahl eines industriell einsetzbaren Stammes wird als Screening bezeichnet
Was bedeutet Scale up?
Scale up bedeutet Massstabübertragung Übertragung der Daten und Einrichtung eines Laborreaktor auf Einrichtung für die Produktion im grossen Massstab.
Welche Probleme können sich beim Scale up ergeben?
- Durchmischung
- Temperaturverteilung
- Nährstoffverteilung
- pH-Wert
- Versorgung mit O2
- Mechanische Beschädigung der Zelle
Was bedeutet Scale down?
Scale down werden die Daten eines Produktionsfermenters ermittelt und im Labormassstab die einzenen Grössen experimenell
getestet und Optimiert. Anschliessend auf den Grossmassstab zurück übertragen.
Was ist ein Fermenter?
ist ein Bioreaktor ein Behälter in welchem biologische Stoffprodukte oder biologische Stoffumwandlungen mit Enzymen, Mikroorganismen (Bakterien, Pilzen, Hefen ...) sowie mit tierischen oder pflanzlichen zellen durchgeführt werden.
Welche zwei Verfahren gibt es im Fermenter?
- Batch Verfahren
- Kontinuierliches Verfahren
Was ist ein Batch Verfahren?
der Bioreaktor wird im ersten Zyklus mit Nährlösung gefüllt, beimpft und die Kultur bis zur gewünschten Waxhstumsphase betrieben. Dann wird er entleert und die Stoffe aufarbeitet. Dann beginnt man mit dem nächsten Zyklus =>Batch
Industrielle Bioreaktoren werden in zwei Klassen eingeteilt in welche?
- Bioreaktoren für anaerobe Prozesse
- Bioreaktroren für aerobe Prozesse
Wie ist der Aufbau eines Reaktors für anaerobe Prozesse?
ist einfacher zu bauen. Viele Prozesse benötigen keine Sterilität da durch bestimmte Wachstumsbedingungen das Vermehren von unerwünschten Keimen unterdrückt werden kann
Wie ist der Aufbau eines Reaktors für Aerobe Prozesse?
Aerobe Verfahren sind in ihrem Verlauf und ihren Ergebnissen abhängig von einer ausreichenden Sauerstoffversorgung der Organismen.
Für die chromatographische Trennung wird die Vielfältigkeit der Proteine mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften ausgenutzt
nenne vier Eigenschaften und ihre Methoden
Eigenschaften / Methode
- Molekülgrösse und Form / Gelfiltration (GF auch SEC)
- Ladung / Ionenaustauschchromatographie (IEX)
- Relative Hydrophoizität / Hydrophobe Wechselwirkungschromatographie (HIC) oder Umkehrphasenchromatographie (RPC)
- Biospezifische Wechselwirkung / Affinitätschromatographie
Nenne in den folgenden Bereichen je eine Anwendung der Biotechnologie
Lebensmittelherstellung
Heilmittel
Landwirtschaft
Rohstoffgewinnung
Industriechemikalien
Umweltschutz
Lebensmittelherstellung: Käse
Heilmittel :Antibiotika
Landwirtschaft: Dünger
Rohstoffgewinnung:Ethanol
Industriechemikalien:Glycerin
Umweltschutz: Ara
Nenne zwei Vorteile der Kultivierung von Mikroorganismen gegenüber derjenigen von Ackerpflanzen oder Masttieren
Witterungsbeständig, keine Schädlinge, Seuchenunabhängig
Was sind die Vorteile der Mikroorganismen gegenüber den Ackerpflanzen für die Zucht von ertragsreicheren Organismen
- Schnelle Vermehrung
- Grosse Oberfläche
- Relativ geringe Energieaufwand
- Kultuvierung ohne Einfluss von aussen möglich
Was bedeutet Scale up und was Scale down?
Scale up: Massstabübertragung Labor => Produktion
Scae down: Massstabübertragung Produktion => Labor
Nenne vier wichtige Probleme die gegenüber einem Laborreaktor im Produktionsfermenter auftreten können
- Durchmischung
-Temperatur verteilung
- pH-Wert
- Nahrungsverteilung
Nenne vier wichtige Parameter (Kontrollgrössen), die beim Fermentationprozess häufig überwacht werden.
- pH-Wert
- Druck
- Sauerstoff
- Temperatur
Was versteht man unter Down-stream-processing?
Unter dem Prozess Schritt
Reinigung/Aufarbeiten
Welche beiden Prozesse müssen für die Gewinnung von Stoffen, die sich in den Zellen befinden, vorgeschaltet werden?
Trennung Flüssigkeit und Zellen / Aufschluss
Erläutere das Prinzip der Affinitätschromatographie
- Load Produkt + Nebenprodukt auf die Säule Laden
- Produkt haftet am Harz (Resin) das Nebenprodukt nicht
- Wash Nebenprodukt +Verunreinigung von der Säule waschen
- Eluation Pufferlösung z.B. schwache Säure löst das Produkt vom Harz (Resin)
Was ist die Definition von der Gentechnologie
- Verfahren zur gezielten Veränderung vererbter Eigenschaften eines Organismus
- Eingriff in Genetisches Material
- Oft an Bakterien oder Hefezellen angewendet
Nenne vier Vorteile der Verwendung von E.Coli in der Gentechnik
- Kein Krankheitserreger
- Schnelle Vermehrung durch Kurze Generationszeit
- Anspruchslose Kultivierung
- Über die Molekulabiologie von E.Coli ist bereits viel bekannt
Was sind Plamide?
Plasmide sind Extrachromosomale, kleine ringförmige geschlossene DNA- Doppelstränge
Kommen in Bakterien und manchen (Eukaryoten(Hefe)) vor. Menschliche Zellen enthalten keine
Je grösser ein Plasmid ist , desto geringer ist seine Kopienzahl der Zelle
Biologische Bedeutung von Plasmiden
- verleit resistenz gegen Antibiotika oder Schwermetallen
- In Krankenhäusern kommt es unter pathogenen Bakterien zur Ausbreitung der Resistenz-Plasmide die für Antibiotika Resistenz codieren
- Oft finden sich gehäuft mehrere Resistenz- Gene auf demselben Plasmid
Wie ist der Ablauf eines Klonierungsversuches?
1. Schneiden der DNA mit geeignetet Restriktionsenzymen (Plasmid und Fremd - DNA)
2. Aufreinigung der DNA
3. Ligation(Verschweissen) der gewünschten Fragmente Plasmid und Insert
4. Überführung in eine Bakterienzelle (Transformation)
5. Auswahlrichtiger Klone durch Selektion auf die neue Eigenschaft der Zelle
Wie Funktioniert das BT Mais?
1. Maiszündler ist ein Hauptschädling im Maisanbau
2. Das Bodenbakterium (BT) stellt natürlicheweise ein Protein her das für bestimmte Insekten+ Rauben tödlich ist
Mensch und TIer nicht schädlich
3. Aus dem BT Bakterien isolieren die Pflanzenforscher das Gen und Bauen es ins Genom von der Maispflanzenzellen ein
4. Die Pflanze stellt nun in ihrer Zelle das BT Protein her (Fressen Rauben+Insekten ein Blatt bekommen sie BT Toxin
und Sterben. Der BEfall sinkt
Nutzen der Gentechnologie
Nenne mind. vier Produkte
- Biopharmazeutika z.B. Insulin
- Forensik, Täterprofil erstellen
- BT Toxin zum Schutz von Maispflanzen
- LAP für Käse Herstellung
- Enzyme für Waschmittel
- Vaterschaftsanalyse
Mit welchem Enzym werden bei einer Kolonierung Fremd DNA und aufgeschnittenes Plasmid zusammengeschweisst?
Ligase
Was versteht man unter dem Begriff Transformation
Einbringen von einem Plasmid in ein Bakteriium
Was ist ein Restriktionsenzym?
Enzym das DS DNA schneidet
NAchdem fremde DNA in die Zellen eingebracht wird, wird die Zellen auf Agarplatten ausplattiert. Nenne die zusätzloche Substanz die einem Teil der Agarplatten beigegeben wird und dessen aufgabe
Antibiotika
Um die Zellen abzutöten
"Selektion" Isolierung von Bakterien die das gewünschte Plasmid tragen
