Biotechnologie

Kommerzielle Nutzung von biologischen Organismen, Systemen oder Prozessen für die Erweiterung des Wissensstandes, für die Gewinnung Produkten bzw. für “Dienst”leistungen.

• Nutzung von Organismen/ Zellen (z.B. Wein/ Bierproduktion)

• Nutzung von Proteinen/ Enzymen (z.B. Waschmittelproduktion, Blutgerinnungsmittel, Insulin)

• Nutzung des genetischen Materials innerhalb der Zelle (z.B. Genetischer Fingerabdruck)

• geht auf seit Jahrtausenden genutzte empirische Prozesse (Wein, Bot, Bier,…) zurück

• moderne Erkenntnise der Molekularbiologie sind besonders wichtig

• 1860: Pasteur erfindet die Pasteurisierung

• 1928: Fleming entdeckt das Penicillin

• 1953: James Watson und Francis Crick veröffentlichen ein Modell der DNA

• 1960er und 70er: Restriktionsenzyme

• 1970er: DNA-Sequenzierung

• 1980er: PCR und Insulin

• 1990er: Start Human Genome Project und erste Gentherapie

• 2012: Zulassung erstes Gentherapie-Medikament

• Eukaryonten

• Bakterien

• Archaea

Archaeen sind in vielen Aspekten den Eukaryonten ähnlicher

• Prokaryoten (Bakterien, Aktinomyceten, Archaeen)

• Eukaryoten (Hefen, Schimmelpilze, Insektenzellen, Säugerzellen)

• Enzyme

• Käseherstellung

• Fermentationsprozesse (Sojasoße)

• Aromaverbesserung (Amine, Aldehyde)

• Erhöhung der Haltbarkeit bei Fleischprodukten

• Methanbildung aus organischen Substanzen oder CO2 als Energiequelle

• strikt anaerob

• Stoffwechsel bei Temperaturen zwischen 0 und 70°C

• bevorzugen anoxisches, pH-neutrales bis schwach alkalisches Milieu

• Coenzyme z.B. F420

• Methanogene z.B. in Termitendarm, Rindermagen

  —> Problem: zu viel Methan

= Alle, die unter extremen Bedingungen leben

• Kultivierung meist schwierig/ unmöglich

• Gewinnung der Gene durch DNA Isolierung einer kleinen Kultur oder direkt aus einem Pool von gesammelten Extremophilen

• Screening/ Selektion auf Enzyme/ Proteine mit gewünschten Eigenschaften

• hyperthermophil/extremophil (über 55° C), Karmine Meeresgrund

• thermophil (40-55° C)

• psychrophil (5-20° C), Eismeer

• acidophil (0,7), Säurequellen

• neutralophil (7)

• alkaliphil (10), Sodasee

Tierfutterherstellung (Pellets)

• alkaliphile Enzyme

• psychrophile Enzyme

• halophile Organismen

• barophil (in der Tiefsee)

• barotolerant

  
  

• Organismen, die hohe radioaktive Strahlung überleben können

• hohe Effiktivität in der DNA-Reparatur

• Taq DNA Polymerase

• Vent Polymerase

• Pfu DNA Polymerase

= Vehikel zur Übertragung von genetischer Information

Detektion:

hohe Affinität

hohe Spezifität

meist über tag-spezifische Antikörper (z.B. im Western Blot)

Reinigung:

mittlere Affinität

hohe Spezifität

über Säulenmaterial, an der das “tag” bindet

Beispiele für Peptid-tags:

His-tag

—> für Reinigung und Detektion

Flag-tag

Myc-tag

Strep-tag II

—> für Reinigung und Detektion

Beispiele für Protein-tags:

Gluthation-S-Transferase (GST)

—> für Löslichkeit, Reinigung und Detektion

Green fluorescent protein (GFP)

—> für Reinigung und Detektion

Glutathion-S-Transferase-tag

(GST-tag)

Reinigung und Detektion

1. Das Zielgen wird mit dem His-tag fusioniert

2. Im Säulenmaterial mit Chelatkomplex binden die Histidine an das Nickel-Zentralion des Komplexes

3. Eluieren mit Imidazol: Ist dem Histidin sehr ähnlich -> verdrängt Histidine + Zielprotein

   
   

Vorteile:

• wenig immunogen

• kleiner tag (“nicht im Weg”)

Biotin

(Eluation erfolgt bei der Reinigung)

• Plasmid

• Lambda-Phage

• Cosmid

• bakterieller Replikationsursprung (ori)

• Antibiotika-Resistenz (eher praktisch)

• kurzer DNA-Abschnitt eines Plasmids, der Restriktionsschnittstellen enthält

• praktisch zum Einfügen von genes of interest (Restriktionsenzyme nötig)

• (induzierbarer) Promotor

• Ribosomenbindestelle

• Terminatorsequenz

• optional: Fusionssequenz (z.B. tags)

1. Klonieren über Restriktionsenzyme

   (alle Restriktionsschnittstellen schon vorhanden)

2. PCR zum Einfügen von Schnittstellen, tags, etc.

   (Planung der PCR Primer)

3. Klonierung über homologe Rekombination (Ohne Restriktionsenzyme)

   (Planung der PCR Primer)

4. Gezielte Mutagenese zum Einfügen von Punktmutationen

• Multiple Cloning site

• lacZ: Blau-weiß-Sceening

• Promotor (Regulation der Expression)

• Origin of replication

• Selektionsmarker

1. “Gene of Interest”

2. Vektor mit Resistenzgen (Selektion) und origin of replication (Replikation im Wirt)

3. Ligation (z.B. sticky end und blunt ends)

4. Transformation in Wirtsorganismus, Amplifikation des Vektors

5. Ausplattieren auf Selektionsmedium

Gehört zu den Selektionsmethoden.

Das gene of interest wird in die multiple cloning site, wo sich das lacZ-Gen befindet, eingefügt.

LacZ codiert für die ß-Galactosidase.

Zur Überprüfung der Insertion wird der gelbe Farbstoff X-Gal verwendet, der durch die ß-Galactosidase-Aktivität eine blaue Färbung annimmt.

Ist das Plasmid erfolgreich eingefügt, wird die ß-Galactosidase nicht mehr produziert und es bilden sich farblose Kolonien.

—> zur gezielten Veränderung eines Organismus

Einbringen von Fremd-DNA meist über Vektoren

Klonierung über Restriktionsenzyme:

• Vektorfragment + Insert mit passenden Überhängen “sticky ends” ist bevorzugt

• Klonieren über blunt-end ist auch möglich (Blau-Weiß-Selektion)

• Wichtig: korrekter Leserahmen, wenn das Protein hinterher exprimiert werden soll

• erkennen spezifische Basenabfolgen und schneiden DNA Doppelstrang

• Schnitt kann in beiden Strängen versetzt (sticky end) oder an derselben Stelle (blunt end) sein

Reagenzien für die PCR:

• Template

• Primer

• dNTPs

• Polymerase

• Puffer mit ATP

Schritte der PCR:

1. Denaturieren: Aufschmelzen der DNA (> 92°C)

2. Primer Annealing: Anlagern der Primer (ca. 52-58°C)

3. Extension: Verlängerung der Primer

4. Wiederholung der Schritte 1-3, 20-30x

Methode zur Abschätzung der Schmelztemperatur in der Primerplanung

• 4° bei G und C

• 2° bei A und T

Der primende Bereich ist bei Tm = 52-58°C

5´ -> 3´

codierender Strang

sense-Strang

(+)-Strang

Nichtmatrizenstrang

engl. coding strand

Matrizenstrang

antisense-Strang

(-) Strang

engl. template strand, codogenic strand

erfolgt vom antisense Strang (5’->3’ Richtung)

Das heißt, mRNA Sequenz ist…

… komplementär zum Matrizen-Strang

… identisch (bis auf T -> U) zum sense-Strang

RNA Virus

• DNA-Impfstoff

• RNA-Impfstoff

• Vektorimpfstoff

• inaktivierender Impfstoff

• Subunit-Impfstoff

DNA-Abschnitt eines Virus’ ist in einen Adenovirus-Vektor eingebaut, der sich nicht vermehren kann.

Nachteil: Immunantwort auf Adenovirus

ein mRNA-Abschnitt für ein codierendes Protein ist in ein Lipidvesikel verpackt.

Vorteile: hohe Wirksamkeit

• RNA-Test (PCR)

  • Vervielfältigung der im Abstrich vorhandenen Virus-RNA

    -> Umschreiben in DNA mittels Reverse Transkriptase

    -> Detektion mittels spezifischer Primer (Poly-T primer, random primer)

• Antigentest

  • Detektion über spezifische Antikörper, die Antigene des Virus’ binden

• Antikörpertest

  • Bluttest nach Infektion: Untersuchung nach Antikörpern mittels Virus-Antigenen

1. Aktivierung des Spike-Proteins durch Spaltung mittels Furin

2. Bindung an Rezeptor auf der Zelloberfläche

3. Zweite Aktivierung durch Spaltung durch TMPR

4. Zelleintritt

   
   

Methodik:

1. Modifikation der Furinspaltstelle -> protease-resistent

2. Einfügen von Prolin in Spike-Gen -> schnellere Erkennung von Antikörpern (gezielte Mutagenese)

• bei wenig Genmaterial -> Erhöhung der Detektion des Virus´

• mit zwei Primer-Paaren:

  • 1 außenliegendes Primerpaar

  • 1 innenliegendes Primerpaar

• höhere Spezifität + Sensitivität

• Fluoreszenz

  • nach der reverse Transkription lagert sich der Farbstoff an den durch Primer/DNA Polymerase produzierten Doppelstrang an und fluoresziert

  • Fluoreszenzsignal proportional zur Virus-DNA-Menge

Sensitivität:

• Prozentmaß, dass angibt wie viele Tests positiv anschlagen, wenn die Person wirklich erkrankt ist

• beschreibt Fähigkeit eines Tests Patienten mit einer Krankheit korrekt zu identifizieren (richtig-positiv)

  
  

Spezifität:

• Prozentmaß, dass angibt wie viele Tests negativ anschlagen, wenn die Person nicht erkrankt ist

• beschreibt Fähigkeit eines Tests Patienten ohne Krankheit korrekt zu identifizieren (richtig-negativ)

In vitro angebrachte geplante Gensequenzen, die an einem Insertgen und Vektor identisch sind. Mittels SLiCE Reaction können diese miteinander rekombiniert werden und in die Zielzelle eingefügt werden.

Klonierung über homologe Rekombination erfolgt ohne Restriktionsenzyme

• Entfernen von Vektorsequenzen

• Klonierung mehrerer Fragmente

• man benötigt keine Schnittstellen

• SLiCE = Seamless Ligation Cloning Extract

Phosphoamidit-Methode

1. Detritylation

2. Kopplung

3. Oxidation

4. Capping

Gezielte Mutagenese

• Insertion

• Substitution

• Deletion

• gezielte Änderung von Proteinaktivitäten

• Einfügen oder Entfernen von tags, Stoppcodons, ect.

• Einfügen oder Entfernen von Erkennungssequenzen für Restriktionsenzyme

• Kontrolle über die Expression von Proteinen

• weniger Stress für die Produzenten

• geringere Mutationsrate

lac Operon = Lactose Operon

• Genabschnitt für den Laktose-Metabolismus in E.coli

• nur induziert wenn Laktose anwesend

Glucose liegt als Nährlösung vor:

• regulatorisches Gen des lac Operons exprimiert Repressorprotein

• Repressorprotein bindet an Operator und blockiert das Ablesen des codierenden Bereichs

Lactose in der Nährlösung:

• Lactose inhibiert Repressorprotein (Konformationsänderung)

• Operator nicht blockiert -> Polymerase kann ablesen

• Produktion der ß-Galactosidase, Permease, … ODER für gene of interest

Lac-System

• induzierte Expression von LacI -> Repression -> Zugabe von Lactose -> LacI inhibiert (Konformationsänderung) -> Induktion

  
  

Tet-off System

• Expression findet dauerhaft statt (durch Bindung eines Proteins TetR am Operator findet Expression statt)

• Zugabe Tetracyclin: Bindung TetR -> Repression

Hormonelle Steuerung

• Steroidhormone binden ihren Rezeptor im Plasma -> Wanderung in den Zellkern -> Induktion

Repression:

• Inaktivierung von Promotoren -> kein Expression

• während lag- und exponentieller Phase

Induktion:

• Aktivierung von Promotoren -> Expression

• nach exponentieller Phase

praktisch vollständige Zerstörung der biologischen Aktivitäten von MIkroorganismen und biologischen Agenzien

• Abtötung praktisch aller Mikroorganismen (inkl. Sporen)

• Keimzahlreduzierung um mind. Faktor 10^6

• Abtötung oder Inaktivierung von pathogenen Mikroorganismen, so dass keine Gefährdung mehr von ihnen ausgeht (normalerweise nicht steril)

• Keimzahlreduzierung um den Faktor 10^5

Produkte oder Gegenstände die nicht steril sind, werden als kontaminiert bezeichnet

= Zeit, in der die Population auf ein Zehntel verringert wird

(abhängig von Bedingungen wie Wasser, pH, Temperatur)

• entstehen bei Stress (Hunger) durch ungleichmäßige Teilung

• nur bei grampositiven Bakterien

• hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hitze, Austrocknung, Strahlung, pH

  -> durch Dipicolinsäure

• geringer Wassergehalt

• mehrschichtige Hülle

• keine Form der Vermehrung

Sterilisationsverfahren:

• thermisch (Flamme, trockene Luft, feuchte Hitze)

• chemisch

• physikalisch: Strahlung

• Filtration

Desinfektionsverfahren:

• thermisch (Pasteurisierung)

• chemisch

• Filtration

• Zerstörung der DNA mittels Radikalen, Oxidationsmitteln

• Zerstörung der Zellmembran mittels Ethanol

Sterilisation: Keimreduktion um Faktor 10^6

-> bezieht sich auf lebensfähige Organismen

Desinfektion: Keimreduktion um Faktor 10^5

-> bezieht sich auf lebensfähige Organismen und schließt aber auch nichtzelluläre biologische Agenzien mit ein

Es gehört zu den thermischen Sterilisationsverfahren, wobei das kurzzeitige Erhitzen von 60-90° vegetative Keime zerstört (Teilentkeimung)

-> KEINE Abtötung von Sporen

• Vorteil: Lagerung von Milchprodukten,Säften,ect. ohne Kühlung möglich

• Nachteil: Sporen können überleben

Tyndallisierung = fraktionierte, diskontinuierliche Sterilisation

• mehrfaches Erhitzen in Intervallen ermöglicht die Zerstörung von Sporen

Nachteil: sehr zeitaufwendig (Dauer 3 Tage)

flüssige, gasförmige, hitzeempfindliche Lebensmittel

Nachteil: Viren können nicht zurückgehalten werden

• Ausglühen/Abflammen

• Heißluftsterilisation (trockene Hitze)

• Autoklavieren

Ein Behälter, in denen Mikroorganismen und Zellen unter optimalen Bedingungen kultiviert werden können.

1. Ausschluss kontaminierter Organismen

2. Kulturvolumen konstant

3. gelöster Sauerstoff über krit. Konzentration

4. Umgebungsparameter (Temperatur, pH) kontrollierbar

5. gute Durchmischung

Einteilung:

• Milieu

  • nicht-aseptisch

  • aseptisch

• Wachstum

  • Oberflächenverfahren

  • Submersverfahren

• Nährstoffzufuhr

  • batch-Kultur

  • fed-batch-Kultur (halb-kontinuierlich)

  • kontinuierliche Kultur

• Rührwerkreaktor (kontinuierliches Rühren)

• Airlift-Reaktor (aerober Bioreaktor mit Luftverteilung über Pumpen)

Diskontinuierliche Kultur:

Zugabe von Zellen in ein Medium mit konstantem Volumen.

Es erfolgt nur eine Zugabe von O2.

Die Kultivierung erfolgt bis zu dem Zeitpunkt, wo die Nährstoffe aufgebraucht oder toxische Nebenprodukte synthetisiert sind.

Die Zellen unterliegen einer wechselnden Stoffwechselanpassung

1. Lag-Phase

   • Zellen passen sich Milieu an; kaum Zellteilung

2. exponentielle Phase

   • optimales Wachstum unter besten Bedingunge

3. Stationäre Phase

   • Nährstoffe ausgeschöpft

   • kein Wachstum

   • Synthese Sekundärmetabolite

4. Absterbephase

   • Absterben der Zellen (Nähstoffe aufgebraucht, viele toxische Produkte)

Primärmetabolite: während Anpassung der Zellen ans Milieu

• Ethanol

• Aminosäuren

  
  

Sekundärmetabolite:

• Antibiotika

Verdopplungszeit:

• Zeit, in der sich das Gewicht der Biomasse verdoppelt

Generationszeit:

• Zeit, in der sich die Zellzahl verdoppelt

Synthese von

• Vakzinen

• Antikörper

• Hormonen

• Interferone

Zugabe eines frischen Mediums und gleichzeitige Abnahme des gleichen Volumens Kulturbrühe (lebendige und tote Zellen, Metabolite)

• Volumen bleibt konstant

• stufenweise Zugabe von Nährstoffen, um Produktausbeute zu verbessern (Verlängerung der Batch-Kultur)

  
  

• Hier erfolgt eine Volumenvergrößerung - bei der kontinuierlichen Kultur bleibt es konstant

Selektion über auxotrophe Hefe-Mutanten, die Leucin nicht selbst herstellen können

• in Shuttlevektoren befindet sich dann das Synthese-Gen

• GAL (Galactoseepimerase)

• PHO5 (Phosphat-induzierbarer Promotor)

Blasticidin S

• filamentöse dsDNA Virus

• Wirbellose (Hauptwirt: Mottenlarven)

Strategie:

1. Eindringen in Wirtgenom -> Produktion von großen Mengen Polyhydrin

2. Bildung eines “Ausschusskörperchen”: Virus umhüllt von Polyhydrin-Hülle

3. Verlassen des Wirts -> Infektion weiterer Organismen

   
   

   
   

   Biotechnologie:

   Gen of Interest X für Polyhydrin-Gen ersetzen -> schnelle Expression und große Ausbeute

   
   

• Explantation

• Kalluskultur

• Produktion sekundärer Metabolite

• Totipotenz

  • Kultivierung von ganzen Zellen, Gewebe oder ganzen Pflanzen möglich

• Herstellung von Hybridpflanzen

• Kultivierung von genveränderten Organismen ohne Freisetzung möglich

primäre Zellen:

• Zellen, die aus frisch isolierten Zellen anzüchtet werden und deren metabolische Prozesse noch einige Zeit voll aufrecht erhalten bleibt (Zellteilung auch begrenzt)

Zelllinien:

• Zellen die aus primären Zellen isoliert werden und sich unbegrenzt im Nährmedium teilen können -> “Unsterblichkeit”

• Hormone

• Interferone

• Impfstoffe gegen Viren

• Antikörper

• Gerinnungsfaktoren

• Wachstumsfaktoren

-> Herstellung von Medikamenten

• HeLa (1. humane Zelllinie aus Henrietta Lacks)

• CHO (chinese hamster ovary cells)

• BHK-21 (baby hamster kidney cells)

• adhärente Kulturen

• Suspensionskulturen (Blutzellen)

• Perfusionskulturen

• Einfrieren bei -80° in flüssigem Stickstoff -> energieaufwendig, umständlich, riskant

• intrazellulärer protektiver Zucker, der Zellen vor Austrocknung und während Gefriertrocknung schützt (Bärtierchen)

• permanent exprimierende Promotoren

• regulierbare Promotorsysteme

• Terminatorsequenzen

• Selektionsmarker (Antibiotika)

• Expression von Proteinen ohne lebende Zellen

• Zugabe von benötigten Aminosäuren, Puffer, ATP, Translations- und Transkriptionsapparaturen

• in Retikulozyten (unreife Erys in Kaninchen)

• E. coli Extrakten

• Weizenkeimextrakt

Transformation

• Chemisch

  • durch Hitze oder Salze wird Zellmembran durchlöchert -> Übertragung der DNA möglich

• Elektroporation (Mikroinjektion)

  • Löchern der Zellmembran

• durch virale Vektoren

  
  

Transfektion

• Calcium-Phosphat-vermittelte Transfektion

• Liposomale Transfektion

• Wasser

• Mineralsalze-Mischung

• Sauerstoff

• Energiequelle: Licht, organische oder anorganische Substanzen

• C-Quelle

• Stickstoffquellen, Vitamine, Spurenelemente (teuer)

• Umwandlung von organischen Verbindungen in energetisch nutzbare Produkte

-> zum Beispiel: Lignocellulose

• Hemicellulose

  • leicht hydrolysierbar

  • verzweigtes Zuckerpolymer

  • besser als Lignin,schlechter als Cellulose abbaubar

• Cellulose

  • lineares ß-1,4-Glucosepolymer

  • häufigstes Polymer

  • nicht hydrosylierbar (speicherfähig wie Stärke)

  • durch Cellulasen abbaubar

• Lignin

  • Phenylpropan, sehr heterogen

  • Spaltung durch Laccasen und Peroxidasen

  • kaum hydrosylierbar

• Multienzymkomplex aus Cellulasen

  • aus Endo- und Exoglucanasen + ß-Glucosidase

• nachhaltige C-Quelle

• Gewinnung von Chemikalien

• nachhaltige Materialien

-> Altpapier

-> Baumwolle

-> Holz

-> Maiskolben

-> Zuckerrohr

• Produktionsabfallprodukte (Hemicellulose, Cellulose, Lignin) werden zu Lactat -> Modifizierung zu Polylactiden

• Verwendung: Bioplastik

• Aufbereitung eines Produkts nach der Herstellung -> Abtragen von Fremdstoffen und Reinigung

1. Trennung wässrige von fester Phase

2. Konzentrierung

3. spezielle Reinigung

4. Trocknung

5. Formulierung des Produkts (Proteinfaltung stabilisieren)

• falsch gefaltete Proteine -> Rückfaltung aufwendig oder unmöglich

• Filtration

• Zentrifugation

• Dekantieren

• Fällung

• enzymatisch

  • bauen Zellwand ab

• chemisch

  • Detergenzien

  • osmotischer Druck

• mechanisch

  • Mühlen

  • Ultraschall

• Extraktion mit organischen Lösungsmitteln

• Ausfällen (mit Säuren)

• Ultrafiltration

• Ionenaustauschchromatografie

• (Antikörper)-Affinitätschromatografie

• Größenausschlusschromatografie

• A- und B-Kette

  • 3 Disulfidbrücken

1. Präinsulin (Signalsequenz, A-Kette, B-Kette, C-Peptid)

2. Abspaltung Signalsequenz -> Proinsulin

3. Ausbildung Disulfidbrücken

4. Abspaltung C-Peptid

-> Produktion Proinsulin in Hefen und E.coli; C-Peptid durch Trypsin enzymatisch herausgeschnitten

• für schnellere Wirkung

  • Hexamerbildung verhindern

  • schnellere Wirksamkeit und Resorption durch AS-Austausch

• verzögerte Wirkung

  • AS-Veränderungen: Bildung schwer löslicher Hexamer -> verzögerte Aufnahme und Wirkung

• Einführen von Mutationen

  -> Strahlung, Chemikalien -> Selektion und Screening der besser wachsenden Organismen

  
  

  • Überproduktion Lysin

    • durch inaktive Homoserin-Dehydrogenase (Mutation)

    • unhemmbare Aspartatkinase (Mutation)

• Optimierung der Kulturbedingungen

  • Überproduktion Zitronensäure

    • durch gezielte Hemmung und Stimulation der Phosphofructokinase -> Anhäufung von Citrat in Citratcyclus

• filamentöse Pilze

• nicht-filamentöse Pilze

• Actinomyceten (filamentöse Bakterien)

  
  

-> Antibiotika sind Sekundärmetabolite

1. Kultivierung von Penicillium c. mit Phenylessigsäure -> Penicillin G

2. Abspaltung Benzylgruppe durch Acylase -> 6-Aminopenicillansäure

3. Chemische Derivatisierung der Seitenketten (chemsiche Amidierung von 6-APA)

   -> höhere Wirksamkeit gegen mehrere Bakterienarten

   -> orale Verabreichung möglich

• vor allem gegen grampositive Bakterien

• inhibiert Glucopeptid-Transpeptidase -> Hemmung Aufbau Proteoglykanschicht

• Derivate von Penicillin wirken auch gegen grampositive Bakterien

Resistenzgene sind meist auf mobilen Genen codiert, die relativ einfach ausgetausch werden können

• reduzierte/keine Aufnahme des Antibiotikums über Zellmembran

• aktives Herausschleusen über Transporter

• Inaktivierung durch Enzyme

• Transformation

  • direkte Übertragung von Bakterium zum Bakterium

• Transduktion

  • Übertragung durch Phagen

• Konjugation

  • Pilus-vermittelte Übertragung von Plasmiden

• Bildung der ß-Lactamase -> Spaltung des ß-Lactamrings von Ampicillin -> Bindung der Transpeptidase unterbunden

• Bakterien

• Algen (Spirulina, Chlorella)

• Pilze

• Hefen

• Wasser

• Hefe

• Hopfen

• Gerste

• Malzen

  • Keimung

  • Bildung stärke- und proteinabbauender Enzyme

• Darren

  • Abtötung Keime durch Erhitzen

• Maischen

  • geschroteter Malz mit Wasser gemischt

  • Stärke- und Proteinabbau durch Enzyme

• Läutern

  • Abtrennung der Feststoffe

• Zugabe Hopfen

  • Sterilisation

  • geschmacksgebend

• Würze kochen

  • Ausfällung Proteine, Bitterstoffe

  • Inaktivierung Enzyme

  • Sterilisation

• Fermentation

  • Zugabe Hefen

    -> obergärig und untergärig

• Reifen

  • Entfernung Rückstände

  • Geschmacksverbesserung

• Filtration/Pasteurisierung

• Limitierung des Alkoholgehalts durch Unterbrechung der Gärung

• Vakuumdestillation

  
  

• CO2 muss entweichen, O2 darf nicht eindringen

• viele Zusatzstoffe erlaubt

• Sauerteig: Kombi aus Hefen und Milchsäurebakterien

• aerob -> hauptsächlich CO2, nicht Alkohol

• fakultativ anaerob

• grampositiv, ohne Endosporen

• Milchsäuregärung: bauen Kohlenhydrate zur Milchsäure ab

• homofermentiv:

  • Endprodukt > 90% Lactat

• heterofermentativ:

  • neben Lactat auch Ethanol, CO2, Acetat

• streng aerob

• Zucker -> Ethanol -> Essigsäure

  
  

• Oberflächenverfahren:

  • Essigsäurebakterien werden mit alkholhaltiger Flüssigkeit berieselt

• Submersverfahren:

  • keine Gärung

  • immer mikrobioell erzeugt

LM die vor 1997 nicht für den menschlichen Verzehr zugeordnet wurden.

LM, die

• über neuartiges, nicht üblichen Verfahren entwickelt werden

• Vitamine, Mineralstoffe und andere Stoffe sind

• Vermeidung von Gefahren und Ausbreitung gentechnisch veränderter Organismen

• Sicherheitsstufen dienen vor allem dem Schutz von Mensch und Umwelt

• wenn GVO zufällig und technisch unvermeidbar ins Produkt gelangt

• wenn in einem ZUGELASSENEN Produkt 0,9% GVO beinhaltet

• wenn in einem von der EU nicht zugelassener, aber als gesichert bewerteter GVO zu 0,5% vorkommt

Bestandteil des Kälberlabs

• spaltet Casein -> Milchdicklegung (Käseherstellung)

• Herstellung durch Hefen und Pilze -> Identisch mit natürlichem Enzym

• Entstehung von krankheitserregenden Nebenprodukten während der Herstellung des Zielprodukts

• Transgene können für Allergene codieren