BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21....
-
Upload
hartmut-hofmann -
Category
Documents
-
view
213 -
download
0
Transcript of BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21....
![Page 1: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/1.jpg)
BIOTECHNOLOGIE
Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert?
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 2: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/2.jpg)
Was ist Biotechnologie?…the application of scientific and engineering principles to the processing of materials by biological agents
(Definition OECD)
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
BiologieChemie
Technik
Biotechnologie
![Page 3: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/3.jpg)
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Biotechnologie heute
ROTE BT
BLAUE BT
WEISSE BT
GRÜNE BT
Awendungen als Alternative zur chemischen IndustrieBiotechnologie im Agrarsektor
Grundlagenforschung Identifizierung von
Meeresorganismen mit biotechnologischem Anwendungs-
potenzial
Anwendungen im Gesundheitswesen
![Page 4: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/4.jpg)
Industrielle Prozesse, basierend auf biologischen Systemen,
zum Beispiel....
isolierten Enzymen
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
ganzen ZellenPilze
BakterienHefen
nachwachsendenRohstoffenZellulose
Stärke
Pflanzliche Öle
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 5: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/5.jpg)
Parameter für biotechnologische Prozesse
B.Hauer, BASF
Produktionsvol. [t a-1]Raum-Zeit Ausbeute [Mol Produkt L-1 d-1] Produkt Konzentrationen
Biokatalysator Kosten / kg P
Prozess
> 1000 100-10000.03-0.330-30000
1-10%>10%
< 0.5 4-5
kontinuierlich batch
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Chemikalien Bulk Fein
![Page 6: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/6.jpg)
AUSWIRKUNG AUF DIE CHEMISCHE INDUSTRIE IN 2010
McKinsey Analyse: Auswirkungen der Biotechnologie auf die chemische Industrie
10%
20%
2010Zeit2000
Abhängig von...• Technologie Entwicklung• Welweite Nachfrage• Rohstoffpreise• Politische Rahmenbedingungen
2004
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 7: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/7.jpg)
Welche Enzyme werden als Biokatalysatoren genutzt?
Straathof, A., Panke S., Schmid A. (2002) Curr. Opin. Biotechnol. 13, 548-556Faber, K. (2000) Biotransf. in Org. Synthesis, Springer 4th ed.
Oxidoreduktasen
Transferasen
Lyasen
Isomerasen
~ 5% 11%
Hydrolasen65% 45%
~ 5% 12%
25% 28%
~ 1% 4%
Ganze ZellenReduktion
Oxidation
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 8: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/8.jpg)
Produkte
Straathof, A., Panke S., Schmid A. (2002) Curr. Opin. Biotechnol. 13, 548-556
Kohlenhydrate
FettsäurenSteroide
Amino-säuren
sec-AlkoholeNucleotide
chirale
achirale
Peptide /-lactam Antibiotika
Andere:
![Page 9: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/9.jpg)
Nachhaltige Bioprozesse in der chemischen Industrie
Produkt Katalysator Unternehmen
SO42- Entfernung Sulfat-reduzierende
Mikrobe BudelZink
7-ACA D-Amino acid OxidaseGlutaryl Amidase
Biochemie
H2O2 Entfernung aus Textilien
Katalase Windel
Vitamin B2 Hefe BASF
Indigo Naphthalin Dioxygenase Gencore
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 10: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/10.jpg)
Production von 7-ACA
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
7 – Amino – Cephalosporanic Acid
NH2
N
S
OO
OCOOH
![Page 11: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/11.jpg)
Fakten
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
Prozessentwicklung von Hoechst, später gekauft und optimiert von Biochemie, NovartisGenericsGrund: Zusätzliche Steuer auf Sondermüll (Verbrennung)7-ACA spielt eine zentrale Rolle in der Synthese von semi-synthetischen CephalosporinenNachfrage: 2000 t pro Jahr
![Page 12: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/12.jpg)
Synthese von 7-ACANH
N
S
ONH2
HOOC
OO
OCOOH
NH2
N
S
OO
OCOOH
NH
N
S
OO
O
OCOOH
HN SI
O
OSI
NH
N
S
OO
O
OCOOH
HOOC
NH
N
S
OO
HOOC
OO
OCOOH
D-AAO
spontan
Glutaryl amidase
N
Cl
HN
N
S
O
OCOOHO
SI
O
OSI
(ZnCPC)
TMSCI
T< 0oC PCl5
T< 0oCHydrolyse
![Page 13: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/13.jpg)
7-ACA Prozess im Überblick
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
Enzymproduktion E. Coli; Trijonopsis variabilis
Enzym reinigung
Immobilisierung(Eupergit)
Batch Reaktor(10000L)
Produktkristallisation 2000 t a-1
![Page 14: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/14.jpg)
Chemisches VerfahrenGebrauch von N,N–dimethylanilin, (CH3)3SiCl, PCl5 GIFTIGSchutzgasatmosphäreNiedrige Temperaturen <0oC hoher EnergieaufwandAufwendige AbluftreinigungAufwendige AbwasserreinigungSchwermetal Entsorgung (Verwendung von Zn-Salzen)
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
![Page 15: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/15.jpg)
Biotechnologischer Prozess
Keine giftigen ChemikalienKeine Lösungsmittel (I)RaumtemperaturKeine zusätzliche Abwasser ReinigungStark reduzierte Abluftemissionen
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
![Page 16: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/16.jpg)
Vergleich
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Chemisch BT
Sondermüll (Verbrennung) 100 0.7Abwasser 100 90
Zinkabfall 100 0
Lösungsmittel (1) 0100 Lösungsmittel (2)
2.5100
Energie
80100
OECD 2001
![Page 17: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/17.jpg)
Indigo
Indigofera tinctoria
Pseudomonas putida
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 18: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/18.jpg)
Traditionell
Indigofera tinctoria
Indigofera Blätter
Fermentation (Gärung) Indoxyl
„Schlagen” der Fermentationsbrühe
Oxidation zum Indigo
Wasserunlösliche Paste
Reduktion imFärbesud = Küpe
Trocknen = Rück-oxidation zum Indigo Färben
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 19: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/19.jpg)
Chemisch
Früher Gewinnung von N-Phenylglycin aus Anilin u. Chloressigsäureheute durch Hydrolyse von Anilinoacetonitril
NH CH2 COOH
180-200oCKOH - NaOH
+NaNH2 Na+
+O2 Indigo
A. Baeyer 1878 (BASF)Heumannsches Verfahren (seit 1890)
NH
OH
![Page 20: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/20.jpg)
Prozessentwicklung (I)Ensley, Ratzkin, Osslund, Simon, Wackett, Gibson; 1983, Science, 222:167-169
NH
COOH
NH2 NHTryptophanase
Naphthalen Dioxygenase
spontanNH
OH
NH
ONH
O
Luft
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
In rekombinatem E. Coli
NH
OH
OH
![Page 21: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/21.jpg)
Prozessentwicklung (II)Niedrige Naphthalen Dioxygenase AktivitätIndol Konzentrationen >400mg L-1 sind toxisch durch Inaktivierung des Ferredoxin SystemsHohe Indirubin Konzentration Farbstoff zu rotIndol und Tryptophan als Ausgangsmaterial sind zu teuer
PROBLEME
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 22: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/22.jpg)
ProzessentwicklungKonstruktion von besseren Plasmiden mit starken Promotorsequenzen Höhere Oxygenaseaktivität in E. coli.Klonierung der Ferredoxingene Höhere Konzentration in der ZelleSite Directed Mutagenesis der Ferredoxingene stabileres FerredoxinEinführen einer Isatin Hydrolase reduzierter Indirubin GehaltMetabolic Engeneering Glukose als Ausgangsmaterial billig
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
LÖSUNG
![Page 23: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/23.jpg)
Indigo via moderner Biotechnologie
Bialy, Nat. Biotech. (1997) 15: 110
ERGEBNIS
GlukoseNH
COOH
NH2 NHTryptophanase
Naphthalen Dioxygenase
spontanNH
OH
NH
ONH
O
Luft
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
NH
OH
OH
![Page 24: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/24.jpg)
Ergebniss
Genencor, USA
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 25: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/25.jpg)
Biotechnologische Prozesse für den Umweltschutz
Indikatorsysteme, basierend auf enzym-katalysierten Reaktionen
Reinigung von kontaminierten Böden Wässern Luft durch Mikroorganismen
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
![Page 26: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/26.jpg)
Haut PigmentierungBlackfoot Krankheit
Äussere Symptome der Arsenicosis
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Quelle: Alexander J.B. Zehnder & Jan Roelof van der Meer, EAWAGZusammenarbeit mit Sylvia Daunert, Universität von Kentucky
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
![Page 27: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/27.jpg)
Verbreitung von Arsenbelastetem Grundwasser
Pakistan
3.6 n 11 Mio.?Vietnam
Nepal
LaosKambodia
ThailandSumatra
n naturala anthropogenicm mineral wastesmg L-1
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 28: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/28.jpg)
Arsenresistenz in Prokaryonten
arsA
As(III)
ArsC
As(V)
ArsAB
As(III)
Bakterienzelle
As(III)
arsR arsD arsB arsC
Quelle: Prof. Alexander J.B. Zehnder, EAWAG
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
WEISSE
E
BIOTECHNOLOGI
ArsRAs(III)
![Page 29: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/29.jpg)
Reportergen lacZ kodiert ß-Galaktosidase
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Stammt aus dem lac-Operon von E.coliß-Galaktosidase spaltet X-Gal blaue Farbe
O
O
OH
OH
CH2OH
NH
Cl Br
OH
NH
Cl Br
OH
NH
NH
ClBr
ClBr
O
O
O
OH
OH
OH
CH2OH
OH
ß-Galactosidase
spontan
+
![Page 30: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/30.jpg)
Entwicklung eines Arsenit Indikators
arsR lacZ
ArsR
LacZArsR
Aufgrund des Expressionsmechanismus der ars Gene, kommt es immer zu einer Hintergrundreaktion
0
12
24
62 µgL-1
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Quelle: Prof. Alexander J.B. Zehnder, EAWAG
![Page 31: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/31.jpg)
arsR lacZArsR ArsR
arsR lacZ
ArsR ArsRAs(III) As(III)
LacZ
LacZLacZ
LacZ
‚AUS‘
‚AN‘
Reduktion der Hintergrundreaktion
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004 Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Quelle: Prof. Alexander J.B. Zehnder, EAWAG
![Page 32: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/32.jpg)
80 µgL-1
60 µgL-1
40 µgL-1
30 µgL-1
15 µgL-1
8 µgL-1
4 µgL-1
0 µgL-1
Fertiges Produkt
Einfach zu verwendenEinfach aufzubewahrenSehr empfindlich
Inkubations Temperatur: 30 oC Inkubationszeit: 30 min Farbentwicklung: 30 min
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Quelle: Prof. Alexander J.B. Zehnder, EAWAG
Lyophilisierte E. coli werden zusammen mit einer x-Gal Lösung auf die Testplättchen aufgebracht
![Page 33: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/33.jpg)
Biologische Abluftreinigung (B-ALR)
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
Ca. 15 bis 20 % aller industrieller Emissionen können durch biologische Verfahren gereinigt werden
CnHn+2: n-Hexan, n-HeptanEster: Ethylacetat, 1-Propylacetat, 2-PropylacetatEther: Methoxypropanol, EthoxypropanolKetone: Aceton, 2-ButanonAlkohole: Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol,
2-Butanol
Beispiel: Druckereiabluft
![Page 34: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/34.jpg)
Der BiowäscherDer „klassische“ Biowäscher besteht aus der
Kombination zweier Verfahren:
Absorption von gasförmigenAbluftstoffen in einem Wäscher
Biologischer Abbau dieser Stoffe in einem Belebungstank
+
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
![Page 35: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/35.jpg)
Funktionsschaubild
Belebungsbecken
Abluft
Reinluft
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
![Page 36: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/36.jpg)
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
Think Big….
Sammlung Abluft
Belebungsbecken
BIOLOGISCHE
ABLUFTREINIGUNG
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 37: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/37.jpg)
Füllkörper der Wascheinheit
Ein Aufwuchs von Mikroorganismen ist nicht beabsichtigt!
Polystyrolringe zur Oberflächenvergrösserung besserer Übergang der gasförmigen Abluftinhaltsstoffe in die Waschflüssigkeit
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 38: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/38.jpg)
1010 bis 1011 Zellen pro ml (OD546 > 60)hohe morphologische Diversität
Pilzdichte: 107 bis 108 KBEvor allem Hefen und hyphenbildende Pilze
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Abbau durch MOs im Belebungsbecken
![Page 39: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/39.jpg)
Biotech E suuberi Sach?!
Verstopfung des Gitterrosts
Clogging der Packung
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 40: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/40.jpg)
Voraussetzungen und Nachteile der BIO-ALR
Voraussetzungen:Abluft muss richtige Temperatur habenAbluft muss richtige Feuchte habenAbluft muss frei von Fetten und Stäuben sein
Nachteile / Probleme:Schlechtes Übergangsverhalten gas / flüssig bei einigen StoffenKeine Konvektion im Biofilm, nur DiffusionAufzucht stabiler BiozönosenClogging
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 41: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/41.jpg)
VorteileHoher Wirkungsgrad bzgl. der erforderlichen Geruchsminderung.Dynamisches SystemGeringe BetriebskostenDurch den biologischen Abbau der Schadstoffe wird das Problem nicht von der Abluft in andere Kompartimente verlagertEs entstehen keine Sekundäremissionen
Prof. Engesser, Uni Stuttgart
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 42: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/42.jpg)
Grüne Biotechnologie
transgene Pflanzen mit Schädlings- oder Herbizidtoleranztransgene Pflanzen mit höheren ErträgenFunctional FoodNutraceuticals
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Alle Anwendungen von Biotechno-logie im Agrarsektor
![Page 43: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/43.jpg)
Weltweiter Anbau von GenTechPflanzen
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
18 Länder ges.
0
70
60
5040
30
20
10
Mio
. Hek
t ar
Zunahme um 15% zw 2002 und 2003
IndustriestaatenEntwicklungsländer
ISAAA
![Page 44: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/44.jpg)
Transgene Nutzpflanzen—ein kontroverses Thema
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Pro
Signifikante Ertragssteigerung Einsparungen von Anbaufläche
Schädlingsresistenzen Weniger Pestizide
National Center for Food & Agricultural Policy
Lösung des Ernährungsproblem der Dritten Welt
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Medizinischer Nutzen
![Page 45: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/45.jpg)
Unkontrollierten Ausbreitung Rückgang der genetischen VielfaltNegative Auswirkungen auf das Ökosystem
Contra
Angst vor negativen Auswirkungen auf den Menschen (z.B. Allergien)
Deklarierungsproblematik
Unkontrollierter Gentransfer Entstehug von resistenten Schädlingen
Mangelnde Akzeptanz beim Endverbraucher
Transgene Nutzpflanzen—ein kontroverses Thema
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 46: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/46.jpg)
Goldener Reis
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Prof. Dr. Ingo Potrykus (re)Prof. Dr. Peter Beyer (li)
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Ye, X., Al-Babili, S., Kloti, A., Zhang, J., Lucca, P., Beyer, P., Potrykus, I. (2000), Science, 287, 303
![Page 47: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/47.jpg)
Motivation
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
Vitamin A Mangel
Xerophthalmie
Nachtblindheit
Wachstumsstörung
erhöhte Infektions
anfälligkeit
½ Mio Kindererblinden jährlich
1-2 Mio Kindersterben jährlich
500 000 MillionenMenschen sind weltweit betroffen
![Page 48: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/48.jpg)
Vitamin A & Reis — keine Liebesbeziehung
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Grundnahrungsmittel für 2 Milliarden Menschen
Kein Vitamin A im Endosperm
Hoher Fettsäure- gehalt in der Schale, wenig Vit. A
GGPP im Endosperm
![Page 49: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/49.jpg)
Synthese von Vitamin A
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
-Carotin (C40)
GGPP (C20)Phytoen Synthase
Phytoen (C40)Phytoen Desaturase
-Carotin DesaturaseLycopen (C40) ß-Carotin
Lycopen Cyclase
![Page 50: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/50.jpg)
Methode
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
+
psy & lyc Narcissus pseudonarcissus+ crtI Erwinia uredova
Golden rice 1.6 g g-1 -Carotin
Japonica Taipei 302
![Page 51: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/51.jpg)
Status Quo (2001)
Konstruktion einer tropischen Golden Rice Sorte mit Hilfe der gleichen TechnologieErhöhung der -Carotin Produktion durch klassische SelektionSondierung sinnvoller Anbaugebiete Erhöhung der Akzeptanz in der Öffentlichkeit
N
GRÜ
E
E
BIOTECHNOLOGI
Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004
![Page 52: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/52.jpg)
Biotechnologie
Schlüssel
21. Jahrhundert?
Der
zum
![Page 53: BIOTECHNOLOGIE Der Schlüssel zum 21. Jahrhundert? Katja Otto, ETHZ, Institut für Biotechnologie21. Januar 2004.](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070507/570491c41a28ab14218d9eb6/html5/thumbnails/53.jpg)
Quellennachweishttp://www.europabio.orghttp://www.isaaa.orghttp://www.transgen.dehttp://www.degussa-foodingredients.dehttp://www.cato.com/biotech
A. Liese, K. Seelbach, C.Wandrey, (2000) Industrial biotransformations, Wiley-VCH, WeinheimThe Application of Biotechnology to Industrial Sustainability (2001), OECD
http://www.ncfap.orghttp://www.oecd.orghttp://www.uni-stuttgart.de/siwa/alrhttp://www.eawag.ch