Biotechnologie für Dummies E-Book

Joachim Fensterle

• Herausgeber: Wiley-VCH GmbH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: ...für Dummies
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2024

Seitenzahl: 781

Beschreibung

Am Anfang war das Bier!

Biotechnologie ist ein spannendes Thema, aber auch vielschichtig und manchmal kompliziert. Dieses Buch hilft Ihnen, wenn Sie einen Kurs in Biotechnologie besuchen oder sich einfach so für das Thema interessieren. Joachim Fensterle erklärt Ihnen die Grundlagen und Methoden von Biotechnologie, führt Sie in die Bioverfahrenstechnik ein und ebenso in die industrielle und mikrobielle Biotechnologie. Zahlreiche über QR-Codes ansteuerbare Videos zum Buch helfen Ihnen, das Gelesene zu visualisieren und Ihr Wissen zu festigen. So ist dies eine umfassende, verständliche und bisweilen amüsante Einführung in die Biotechnologie.

Sie erfahren

• Was Sie über Pflanzenbiotechnologie wissen sollten
• Wie es um die Nachhaltigkeit in der Biotechnologie steht
• Wie Sie Bioinformatik und Data Science nutzen
• Was die pharmazeutische Biotechnologie heutzutage leistet

Leseprobe

Biotechnologie für Dummies

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

1. Auflage 2024

© 2024 Wiley-VCH GmbH, Boschstraße 12, 69469 Weinheim, Germany

All rights reserved including the right of reproduction in whole or in part in any form. This book is published by arrangement with John Wiley and Sons, Inc.

Alle Rechte vorbehalten inklusive des Rechtes auf Reproduktion im Ganzen oder in Teilen und in jeglicher Form. Dieses Buch wird mit Genehmigung von John Wiley and Sons, Inc. publiziert.

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Wiley, die Bezeichnung »Für Dummies«, das Dummies-Mann-Logo und darauf bezogene Gestaltungen sind Marken oder eingetragene Marken von John Wiley & Sons, Inc., USA, Deutschland und in anderen Ländern.

Das vorliegende Werk wurde sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren und Verlag für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie eventuelle Druckfehler keine Haftung.

Coverfoto: YouraPechkin – stock.adobe.comKorrektur: Claudia Lötschert

Print ISBN: 978-3-527-72110-8ePub ISBN: 978-3-527-84350-3

Widmung

Für Marie, Feline und Clemens.

Über den Autor

Aktuell ist Joachim Fensterle Professor für Biotechnologie / Bioengineering an der Hochschule Rhein-Waal (HSRW) in Kleve sowie Leiter des gleichnamigen Studienganges. Alles begann mit dem Studium der Biotechnologie in Braunschweig und für drei Jahre an der Grande Ecole ESBS in Straßburg, Frankreich. Seine Diplomarbeit absolvierte er in Siena, Italien. Anschließend promovierte er am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin mit dem Fokus Infektionsbiologie / Impfstoffforschung. Danach ging es an das Institut für medizinische Strahlenkunde und Zellforschung der Universität Würzburg, dort leitete er die Arbeitsgruppe bakterielle Tumortherapie. Eine der Entwicklungen mündete in die Ausgründung einer Firma, bei der Fensterle zeitweise als CEO fungierte. Sozusagen mit der Firma wechselte Fensterle dann als Leiter der Impfstoffentwicklung sowie Direktor Business Development in ein Frankfurter pharmazeutisches Unternehmen und landete anschließend an der HSRW in Kleve.

Nach einem Leben in der Immunologie – Infektionsbiologie – Impfstoff- und Krebsforschung liegt der neue Fokus in der Implementation innovativer digitaler Lehrmethoden in Laborpraktika. Hierfür hat Fensterle erfolgreich eine Reihe von Förderungen mit einem Gesamtbudget von über einer Million Euro eingeworben. Fensterle ist unter anderem Fellow für Innovationen in der digitalen Hochschullehre des Stifterverbandes, Träger des Lehrpreises 2020 der HSRW sowie Beauftragter der HSRW für E-Learning.

Danksagung des Autors

Ein Biotechnologie-Buch in seiner ganzen Vielfalt kann man als Einzelautor eigentlich gar nicht schreiben. Mein Dank geht daher an die Fachexpertinnen und -experten für die vielen Hinweise und kritischen Kommentare, allen voran Prof. Dr. Ing. Frank Platte, Prof. Dr. Volker Kunzmann, Prof. Dr. Matthias Kleinke, Dr. Wael Sabra, Dr. Michael Teifel, Prof. Dr. Florian Wichern und Gudrun Walther.

Solch ein Buch neben dem regulären Studienbetrieb zu schreiben, braucht viel Zeit. Und genauso viel Verständnis dafür braucht die Familie – Elke, vielen Dank für Deine Unterstützung und Deine Geduld!

Inhaltsverzeichnis

Cover

Titelblatt

Impressum

Widmung

Über den Autor

Danksagung des Autors

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Über dieses Buch

Konventionen in diesem Buch

Was Sie nicht lesen müssen

Biotech-Bites – gar nicht bissig!

Törichte Annahmen über den Leser

Wie dieses Buch aufgebaut ist

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden

Wie es weitergeht

Teil I: Einstieg in die Biotechnologie

Kapitel 1: Biotechnologie – was ist das eigentlich?

Der Versuch einer Definition

»Die ganze Welt der Biotechnologie« im Schnelldurchlauf

Kapitel 2: Biotechnologie – gibt es noch was zu regeln?

Wissenschaft – ist doch alles logisch!?

Chancen, Risiken und Ethik – oder was wollen SIE eigentlich?

Regulierung von Biotechnologie

Teil II: Die Grundlagen verstehen

Kapitel 3: Die Zelle – hier arbeitet der Biotechnologe!

Ein bisschen Systematik hat noch niemandem geschadet!

Ein Blick in die Zelle(n)

Prokaryotische Zellwand – man sieht also doch was!

Kapitel 4: Vom Gen zum Protein – DAS ist also Molekularbiologie!

DNA-Struktur – es ist eine Doppelhelix <3

Ich will mehr – DNA-Replikation

Jetzt aber: vom Gen zum Protein

Jetzt räumen wir auf: Genregulation und Chromatin

Kapitel 5: Enzyme und Stoffwechsel – endlich kommen wir dem Alkohol näher!

Proteine, Enzyme und chemische Reaktionen

Stoffwechsel – was geht ab?

Katabolismus – die Macht, äh Energie, sei mit Euch!

Anabolismus – regeln wir das!

Teil III: Methoden der Biotechnologie

Kapitel 6: Mach mal den Klon – molekularbiologische Methoden, Klonierung und CRISPR

Eine kleine Auswahl molekularbiologischer Methoden

Klonierung – jetzt wird's richtig gentechnisch!

CRISPR/Cas – Wollmilchsau Nummer 2?

Omics – der Blick aufs Ganze mit System

Kapitel 7: Bioinformatik – damit sollten Sie rechnen!

Die Welt der Bioinformatik

Daten, noch mehr Daten, Data Science!

Lern's doch selber! KI und maschinelles Lernen

Teil IV: Bioverfahrenstechnik

Kapitel 8: Bioverfahrenstechnik – was ist das eigentlich?

Wir brauchen Verfahren für Schimmelpilze!

Struktur und Inhalt machen das Verfahren!

Was macht eigentlich so eine Ingenieurin – und vor allem, wie macht sie es?

Kapitel 9: Dem Ingenieur ist nichts zu schwer – Bilanzen, Kinetik und mehr …

Zeit für eine Bilanz!

Stofftransfer – einfach mal rüber machen!

Wachstums- und Produktionskinetik

Kapitel 10: Der Bioreaktor – Betriebsweisen und Design

Reaktorbetriebsweisen – Batch, Fed-Batch und Chemostat, denn rühren ist nicht alles!

Reaktordesigns – oder was ist Ihr Typ?

Teil V: Industrielle Biotechnologie

Kapitel 11: Wie geht eigentlich Industrie – Stämme, Medien und Prozesse am Beispiel von Metaboliten

Auf dem Weg zum Optimum!

Metaboliten – oft primär, denn alles andere ist sekundär!

Kapitel 12: Proteine, technische Enzyme und Biokatalyse – manchmal geht’s auch ohne Mikrobe!

Welchen Stamm hätten Sie denn gern?

Produktion von Proteinen – alles wie immer?

Biokonversion – Enzyme als Chemiker

Kapitel 13: Biotech-Lebensmittel – na, schmeckt's?

Fermentierte Lebensmittel – was gibt’s denn so?

Teil VI: Pflanzenbiotechnologie

Kapitel 14: Grüne Biotechnologie – und Algen

Algen – nicht nur zum Essen!

Kapitel 15: Pflanzenzucht, ganz modern

Züchten – warum und wie?

Marker-unterstützte Züchtung – DNA statt Aussehen!

Kapitel 16: Transgene Pflanzen

Wie mache ich denn eine transgene Pflanze?

Die Welt der transgenen Pflanzen – was gibt es denn so?

Regulation und Akzeptanz – alles viel zu riskant?

Teil VII: Medizinische Biotechnologie

Kapitel 17: Pharmazeutische Biotechnologie

Von der Entdeckung zum Medikament – ein langer Weg!

Beispiel gefällig? Vom Insulin zur Gentherapie

Kapitel 18: Vom Antikörper bis zum Impfstoff – Immunologie und Immuntherapie

Immunsystem – bitte antworten!

Monoklonale Antikörper – die immunologische Wollmilchsau

Immun-basierte Therapie gegen Krebs – das Immunsystem schlägt zurück

Impfstoffe – tschüss Corona!

Teil VIII: Biotechnologie und Umwelt

Kapitel 19: Umweltbiotechnologie – es gibt immer was zu klären!

Überblick – was tummelt sich denn so in der Umwelt(biotechnologie)?

Kläranlagen – auch vor Ihrer Haustür!

Kapitel 20: Biogas – bitte Luft anhalten!

Gemeinsam schaffen wir das Gas – Mikrobiologie der Biogaserzeugung

Biogasanlagen – kompliziert ist anders

Teil IX: Der Top-Ten-Teil

Kapitel 21: Die 10 heißesten Gebiete der Biotechnologie

KI – künstliche Intelligenz

CRISPR/Cas

Monoklonale Antikörper

PCR

OMICS und Systembiologie – einfach mal alles verstehen wollen

Biotechnologie und Umwelt

Bioreaktoren – vom Edelstahlreaktor zum Einwegsystem

Algen

Checkpoint-Inhibitoren

Biotech für zu Hause – Schnelltests

Abbildungsverzeichnis

Stichwortverzeichnis

End User License Agreement

Tabellenverzeichnis

Kapitel 4

Tabelle 4.1: Bezeichnung von Nucleosiden

Kapitel 10

Tabelle 10.1: Vergleich der Betriebsweisen

Kapitel 11

Tabelle 11.1: Gebräuchliche Produktionsstämme in der industriellen Biotechnologie

Kapitel 12

Tabelle 12.1: Beispiele für technische Enzyme und deren Anwendungsgebiete

Orientierungspunkte

Cover

Titelblatt

Impressum

Widmung

Über den Autor

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Fangen Sie an zu lesen

Abbildungsverzeichnis

Stichwortverzeichnis

End User License Agreement

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Einleitung

Nicht erst seit der Corona-Epidemie ist Biotechnologie in aller Munde, aber um was geht es da eigentlich? Genau das erfahren Sie in diesem Buch. Und Sie werden feststellen, dass das Faszinierende und Problematische zugleich die Vielfalt dieses Gebiets ist.

Faszinierend, weil man immer Neues entdecken kann und eigentlich jedes Gebiet der Naturwissenschaften und Ingenieurswissenschaften irgendwie auch in die Biotechnologie hereinreicht. Wenn die Spanne der Anwendungen von einer kommunalen Kläranlage (

Kapitel 19

) bis zu einer CAR-T-Gentherapie gegen B-Zelltumoren reicht (

Kapitel 18

), dann wird einem nie langweilig.

Problematisch (zumindest anfänglich), da die Grundlagen der Biotechnologie von der Chemie über die Zellbiologie bis zur Informatik reichen. Und in der Bioverfahrenstechnik begegnet uns die gesammelte Welt der ingenieurswissenschaftlichen Grundlagen, von der Thermodynamik bis zur Fluidmechanik. In Studiengängen zur Biotechnologie werden die Grundlagen in den ersten Semestern gelegt – und bei nicht wenigen Studierenden hört man da ab und an ein leises Stöhnen.

Aber keine Angst: Man braucht auch bei einer Einführung in die Biotechnologie ein paar Grundlagen, aber alles, was Sie zum Verständnis dieses Buchs brauchen, ist auch in diesem Buch drin!

Über dieses Buch

Das Verständnis der Grundlagen und die Vielfalt der Biotechnologie – genau das möchte Ihnen dieses Buch vermitteln! Dabei geht es nicht darum, dass alle Methoden oder Anwendungen minutiös aufgelistet werden, sondern dass Sie die Grundlagen und aufgeführten Anwendungen verstehen können.

Vollständigkeit bei einer Einführung in einem solch vielfältigen Gebiet ist unmöglich. Dies liegt in diesem Fall auch daran, dass die Biotechnologie ein unheimlich dynamisches Gebiet ist, und in bestimmten Bereichen kann sich von heute auf morgen alles ändern. Mindestens 70 Prozent des Inhalts dieses Buchs war zu Zeiten meines Studiums noch gar nicht bekannt beziehungsweise entdeckt. Und das, obwohl, um es mit Bernd Stromberg zu sagen, ich gefühlt erst Mitte/Anfang Dreißig bin …

Aber immer wieder Neues zu entdecken, macht unglaublichen Spaß und im wörtlichen Sinne kindliche Freude. Genau diesen Spaß soll dieses Buch vermitteln. Das Buch eignet sich für Fachleute, die mal wieder über den Tellerrand blicken wollen, aber es soll vor allem dem Einsteiger helfen, einen einfachen und kurzweiligen Zugang in das Gebiet zu bekommen.

Müssen Sie denn erst mal 100 Seiten Grundlagen lesen, wenn Sie wissen wollen, wie moderne Checkpoint-Inhibitoren in der Tumortherapie funktionieren (Kapitel 18)? Nein, Sie müssen gar nichts, es ist schließlich Ihr Buch! Also fangen Sie damit an, was Sie am meisten interessiert, und wenn Sie merken, dass Grundlagen fehlen, dann können Sie die immer nachschlagen. Aber natürlich kann man das Buch auch von Anfang bis Ende lesen, wie gesagt: Sie entscheiden!

Konventionen in diesem Buch

Wie in jeder wissenschaftlichen Disziplin gibt es auch in der Biotechnologie »eine« Fachsprache. Genauer gesagt gibt es hier sogar eine ganze Sprachenvielfalt – und zwar in jedem Teilgebiet eine eigene. Fachfremde verstehen dann erst mal nur Bahnhof. Genau das soll in diesem Buch nicht passieren, daher werden Sie nicht einfach mit Fachbegriffen überschüttet und damit allein gelassen. Aber es hilft genauso wenig, wenn ich Sie mit Fachbegriffen verschone – dann verstehen Sie auch in Zukunft weder die Fachperson noch ihre Literatur.

In den meisten Teilen werden Sie kaum chemische Formeln finden, anders in den Grundlagen. Warum? Weil Sie dort dem Verständnis dienen.

Insgesamt sind die Texte wie folgt gestaltet:

Fachbegriffe werden auch in diesem Buch verwendet, ABER sie werden immer erst eingeführt! Und notfalls kann man im Stichwortverzeichnis nachschlagen.

Fettgedruckte

Begriffe sind besonders wichtig.

Kursive

Kennzeichnung wird für biologische Spezies verwendet (also zum Beispiel

Escherichia coli

) oder Gensymbole.

Beispiele oder weitergehende Informationen finden sich in den grauen Kästen, die für das Verständnis nicht unbedingt benötigt werden.

QR-Codes: Dahinter verbergen sich Links zu den Biotech-Bites, also kurzen Erklär-Videos. Dazu gleich mehr.

Was Sie nicht lesen müssen

Was Sie lesen, hängt immer davon ab, für welchen Zweck Sie sich dieses Buch zugelegt haben – und müssen tun Sie gar nichts. In jedem Fall kann man Informationen in den grauen Kästen oder mit dem Techniker-Symbol getrost auslassen – außer Ihr Lehrer oder Professor will das auch hören (oder Sie wollen zum absoluten Profi werden).

Biotech-Bites – gar nicht bissig!

Natürlich ist der Anspruch dieses Buchs, dass Sie anhand von Texten und Grafiken auch komplexere Sachverhalte verstehen können. Aber manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr oder wird von der Fülle der Informationen fast erschlagen – selbst wenn Sie in einer einfachen Sprache gehalten sind.

Und genau hier kommen die Biotech-Bites, also »Biotechnologie-Häppchen«, ins Spiel. Das sind Videos, in denen ich Ihnen komplexe Sachverhalte ergänzend zum Text kurz und knapp erkläre. Aufrufen können Sie die über den QR-Code an der Seite – oder indem Sie die Nummer über folgende URL direkt eingeben: www.biotech-bites.com/r/. Probieren Sie es doch gleich mal mit dem Bite an dieser Stelle aus – er bietet eine etwas ausführlichere Erklärung, um was es bei den Biotech-Bites geht.

Sowohl die Biotech-Bites-Videos als auch die meisten Grafiken in diesem Buch werden durch den Autor über eine Creative Common Lizenz (CC BY SA 3.0) frei zur Verfügung gestellt. Damit können Grafiken und Videos auch für Lehrmaterialien, insbesondere OER-Kurse (Open Educational Resources) verwendet werden, ohne dass Sie sich über rechtliche Aspekte Gedanken machen müssen. Die Videos sind frei auf YouTube abgelegt, die Bilder finden sich zum Download auf www.biotech-bites.com. Frei verfügbare Grafiken in diesem Buch sind alle Grafiken, die keinen Copyright-Hinweis in der Beschriftung enthalten.

Aber selbst mit Buch, Grafiken und Videos: Manchmal würde man gerne nachfragen können. Wenn Sie bei mir studieren, dann können Sie das natürlich jederzeit, aber mit einem Buch oder Video redet es sich nun mal schlecht. Wie wäre es, wenn es etwa alle 2 Monate eine Live-Veranstaltung zu Biotechnologie-Themen gäbe, die gestreamt wird und bei der Sie auch live Fragen stellen können? Finden Sie eine gute Idee? Ich auch! Deshalb biete ich genau das auch an, solange es angenommen wird. Und alle Käufer des Buchs können sich über www.biotech-bites.com registrieren und bekommen dann Termine samt weiteren Informationen – und können an den entsprechenden Veranstaltungen natürlich kostenlos teilnehmen.

Törichte Annahmen über den Leser

Dieses Buch ist für Sie – egal warum Sie es gekauft haben! Aber trotzdem hatte ich beim Schreiben die eine oder andere törichte Annahme, wer meine Leserinnen und Leser sein könnten:

Studierende im Bereich Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, die sich über Biochemie und Metabolismus, Zellbiologie, Molekularbiologie und Biotechnologie, insbesondere pharmazeutische Biotechnologie, informieren wollen oder müssen.

Schüler der gymnasialen Oberstufe, die schwäbisch denken wie ich und mit einem Buch die Hälfte des Stoffs im Fach Biologie abdecken möchten. Die andere Hälfte ist »klassische« Biologie, wie Zoologie oder Botanik – da kann ich Ihnen beim besten Willen nicht helfen …

MTAs, BTAs und CTAs oder Laboranten, die es genauer wissen wollen, und das ohne Sprachbarriere.

Mitarbeiter von Biotech-Firmen auch aus dem Verwaltungsbereich, die einfach mal wissen wollen, was ihre Firma da eigentlich macht.

Laien, die Biotechnologie genauso spannend finden wie ich und neugierig sind, wie so ein Corona-Impfstoff funktioniert oder was die Technologie hinter transgenen Pflanzen ist.

Vielleicht sind Sie aber auch Patient und möchten sich nicht auf obskure Internetquellen verlassen und mit diesem Buch mehr erfahren, wie die Therapie eigentlich funktioniert, oder Sie sind jemand, der auf dieser Liste gar nicht auftaucht? Keine Angst, auch dann sind Sie bei diesem Buch genau richtig, denn es ist so geschrieben, dass jeder einen Zugang zur Biotechnologie finden kann. Und falls Sie mal den einen oder anderen Aspekt nicht ganz verstanden haben, dann lassen Sie sich nicht kleinkriegen und schmökern einfach weiter, Sie müssen schließlich keine Prüfung schreiben!

Wie dieses Buch aufgebaut ist

Genau wie die Sprache ist auch der Aufbau dieses Buchs so einfach und klar wie möglich gehalten. Zu Beginn will ich Sie erst mal in die Welt der Biotechnologie entführen und zeigen, was es dort so zu entdecken gibt. Dann folgen die Grundlagen und Methoden – was ist denn eigentlich Molekularbiologie, wie funktioniert eine Klonierung und was genau macht denn eine KI im Bereich Biotechnologie? In der Bioverfahrenstechnik lernen wir dann nicht nur das Arbeitspferd des Biotechnologen kennen – den Bioreaktor –, sondern erfahren auch, wie eine Ingenieurin tickt. Es folgen Kapitel zu den einzelnen Bereichen der Biotechnologie, von der industriellen Biotechnologie bis zur pharmazeutischen Biotechnologie mitsamt den Grundlagen zur Entwicklung von Medikamenten.

Teil 1: Einstieg in die Biotechnologie

Wir gehen im Schnelldurchlauf durch die Welt der Biotechnologie und lernen auch die Farben (Rot, Weiß und Grün) der Biotechnologie kennen. Wir blicken auch allgemein auf »die Wissenschaft« und schauen, wie sie eigentlich funktioniert. Abschließend betrachten wir die Biotechnologie aus dem Blickwinkel der Gesellschaft – welche Regeln gibt es und braucht es? Was sind die ethischen Rahmenbedingungen und Grenzen?

Teil 2: Die Grundlagen verstehen

Für alle, die es genau wissen wollen oder müssen und die wirklich verstehen wollen, wie Biotechnologie funktioniert, ist dieser Teil goldrichtig. Dabei geht es natürlich um Zellbiologie und Molekularbiologie – was ist denn DNA, und wie entsteht daraus ein Protein. Wir werfen aber auch einen genaueren Blick auf Enzyme und Stoffwechsel. Dabei taucht auch mal die eine oder andere Strukturformel auf, denn tatsächlich machen die das Verständnis des Stoffwechsels einfacher und nicht komplizierter.

Teil 3: Methoden der Biotechnologie

Im Teil Methoden beschränke ich mich im Wesentlichen auf Methoden, die für Analytik und Klonierung relevant sind, also PCR, Gelelektrophorese und Sequenzierung. Aber ich erkläre Ihnen auch, wie man ein Experiment aufsetzt und durchführt. Dann wird es so richtig molekularbiologisch – und wir klonieren, erzeugen also künstlich zusammengesetzte DNA. Die Methode der letzten Jahre ist dabei CRIPR-Cas, und natürlich schauen wir uns auch das an. Schließlich betreten wir die Welt der Bioinformatik und lernen, was in dem Gebiet »Data Science« eigentlich passiert. Abschließend werfen wir einen Blick auf KI in der Biotechnologie – wie funktioniert das eigentlich, und wo hat KI die Biotechnologie schon revolutioniert?

Teil 4: Bioverfahrenstechnik

Zugegeben, dieser Teil ist ziemlich technisch, gehört aber auch zur Biotechnologie. Wenn Sie »nur« verstehen wollen, wie monoklonale Antikörper für Corona-Tests erzeugt werden, dann kommen Sie auch ohne diesen Teil aus. Wenn Sie aber den ingenieurswissenschaftlichen Aspekt der Biotechnologie kennenlernen wollen oder müssen, dann sind Sie hier richtig. Dabei schauen wir uns erst mal an, was in der Bioverfahrenstechnik eigentlich passiert – und wie Ingenieure vorgehen. Dann greifen wir zum Taschenrechner und beackern mit vielen Beispielen die Gebiete Bilanzierung, Stofftransfer und Kinetik. Schließlich werfen wir einen Blick auf die Betriebsweisen und das Design von Bioreaktoren. In diesem Teil finden Sie auch die eine oder andere Formel oder gar Differenzialgleichung. Aber keine Angst – es wird alles Stück für Stück erklärt!

Teil 5: Industrielle Biotechnologie

Dieser Teil beschreibt, wie im industriellen Maßstab Metaboliten oder technische Enzyme in Mikroorganismen hergestellt werden, aber auch, was man mit technischen Enzymen machen kann. Abschließend werfen wir noch einen kurzen Blick auf fermentierte Lebensmittel.

Teil 6: Pflanzenbiotechnologie

Ja – hier geht es auch um transgene Pflanzen, also Pflanzen, denen gentechnisch DNA eingesetzt wurde. Aber wir werfen auch einen Blick auf moderne Züchtungsmethoden und Algen.

Teil 7: Medizinische Biotechnologie

In diesem Teil geht es zuerst darum, wie eigentlich ein Medikament entwickelt wird – also wie der Weg von der Forschung bis zum Patienten aussieht. Ebenfalls beleuchten wir die spezifischen Anforderungen an die Produktion von Biopharmazeutika – und lernen die Welt der GMP (Good Manufacturing Practice) kennen. Schließlich werfen wir einen Blick auf das Immunsystem und schauen uns an, wie eines der zentralen Produkte der pharmazeutischen Biotechnologie – monoklonale Antikörper – hergestellt werden. Abschließend beleuchten wir dann immunbasierte Therapien gegen Krebs sowie Impfstoffe nicht nur gegen Corona.

Teil 8: Biotechnologie und Umwelt

Natürlich gibt es auch hier einen Überblick der biotechnologischen Anwendungen in der Umweltbiotechnologie. Danach wenden wir uns Kläranlagen zu und schauen etwas genauer auf die biologische Stufe der Abwasserreinigung: Wie wird denn der organische Kohlenstoff entfernt und wie der gebundene Stickstoff? Abschließend werfen wir bei Biogasanlagen unter anderem einen Blick unter die Haube und betrachten, was die Mikroorganismen dort eigentlich machen, damit am Schluss ordentlich Methan rauskommt.

Teil 9: Top-Ten Teil

Top-Ten, der Name ist Programm: Hier gibt es die derzeit heißesten Themen der Biotechnologie im Kurzformat – zumindest aus meinem Blickwinkel!

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden

Wenn Sie dieses Symbol sehen, dann ist die entsprechende Information wichtig, auch für das weitere Verständnis des Texts. Es lohnt sich also, sich die entsprechende Information zu merken.

Jetzt wird es technisch. Das ist oft spannend – aber den restlichen Inhalt versteht man auch ohne die technischen Details.

Manchmal braucht es kleine Eselsbrücken oder sonstige Tipps, damit man Dinge besser versteht oder sich besser merken kann. Genau das finden Sie hier!

Beispiel gefällig? Dann sind Sie hier richtig. Man braucht sie nicht zwingend, um Sachverhalte zu verstehen – sind aber meist recht hilfreich.

Vorsicht Falle – manchmal lauern auch in der Biotechnologie Fallstricke, die es zu vermeiden gilt.

Manche Begriffe müssen etwas ausführlicher definiert werden.

Wie es weitergeht

Und jetzt: Machen Sie einfach, was Sie wollen – im positiven Sinne. Tauchen Sie ein in ein Thema oder lesen Sie das Buch systematisch von vorne bis hinten – viel Spaß!

Mit diesem Buch öffnen Sie das Tor zur Welt der Biotechnologie, danach gibt es noch viel mehr zu entdecken. Und das findet sich unter anderem in folgenden Büchern:

Renneberg, Biotechnologie für Einsteiger. Auch ein Einsteigerbuch, aber mit einem anderen Fokus, und damit eine sehr empfehlenswerte Ergänzung: Im »Renneberg« finden Sie beispielsweise wirklich alle Geschichten und Anekdoten zum Thema Biotechnologie.

Schmid, Taschenatlas der Biotechnologie. Quasi die Biotechnologie-Wikipedia in gedruckt.

Schlegel, Allgemeine Mikrobiologie. Der deutschsprachige Mikrobiologie-Klassiker.

Brock Biology of Microorganismen. Englisch, dick – und gut! Deshalb liest den auch die ganze Welt, wenn es um Mikrobiologie geht.

Doran, Bioprocess Engineering Principles. Auch Englisch, aber Pauline Doran hat damit die beste Einführung in die Bioverfahrenstechnik für Nicht-Ingenieure weit und breit geschrieben!

Abbas, Cellular and Molecular Immunology. Ja, ich weiß – auch Englisch. Aber mein absolutes Lieblingsbuch! Besser kann man nicht in die Immunologie einführen.

Noch mehr Literaturhinweise gibt es auf www.biotech-bites.com.

Apropos Hinweise: Haben Sie einen Fehler gefunden, vermissen Sie was in diesem Buch, finden etwas so kompliziert, dass man auch ein Biotech-Bite bräuchte, oder finden Sie etwas ganz toll? Dann schreiben Sie mir unter [email protected].

Teil I

Einstieg in die Biotechnologie

IN DIESEM TEIL …

Was ist eigentlich Biotechnologie – und was gehört so dazu? Genau das erfahren Sie in diesem Teil. Wir schlendern sozusagen durch die verschiedenen Gebiete und Anwendungen der Biotechnologie.

Auf diesem Weg wird klar, dass manche Anwendungen zwei Seiten haben und neben Chancen auch Risiken beinhalten oder ethische Fragen aufwerfen. Die aktuellen Regulierungen durch den Gesetzgeber und das (vermeintliche) Spannungsfeld Wissenschaft – Ethik – Gesellschaft beleuchten wir ebenfalls in diesem Teil.