Einsatzgebiete der Biotechnologie
Produktion: Lebensmittel-; Chemie-, Pharmazieindustrie
Umwelt/Energietechnik: Abwasser, Kompost, Biogas
Gesundheitswesen
Landwirtschaft
Aerober Abbau Grundprinzip Schema
Aerober Abbau von Glucose
Schema Gärung organischer Substanzen
Enzyme als Katalysatoren
Michaelis-Menten-Gleichung
Was ist ein Chromosom?
Baustein in der Zelle, der die für die Zellfunktionen notwendigen Gene trägt.
DNA
Welche verbindung verknüpft die DNA-Stränge?
Wasserstoffbrückenbindungen
Spezifische Wachstumsrate
ATP
bestandteile der Zellwand bei Mikroorganismen
Cytoplasma
Proteinlösung mit gelösten Enzymen und Nukelinsäuren sowie Zellorganellen
Charakterisierung von MO´s
mikroskopisch klein
meist Einzeller
Fähig zur Vermehrung und Weitergabe von genetischen Materials
extrem große Oberfläche für intensiven Stoffaustausch mit Umgebung
hohe Vermehrungsraten
vielseitige Stoffwechselprozesse
allgegenwärtig
Viren
einfache Lebensform
keine selbstständige Vermehrung
Wirtszelle erforderlich
bestehen aus
Nukleinsäuren
Proteinhülle
Welche Gruppen von Prokaryoten kennen Sie?
Archaea
Bakterien
ursprünglich
extreme Lebensräume
Pilze
Eukaryoten
Wertsstoffproduzenten im Umweltbereich
Welche MOs kennen Sie?
Prokaryoten
Algen
Protozoen
eukaryotische Einzeller
Tierreich
biolog. Abwasserreinigung
Umweltfaktoren für die Unterscheidung von MOs
Sauerstoff
Temperatur
pH-Wert
Aerobier
Wachstum bei normalem Sauerstoffpartialdruck
Mikroaerophile
Vertragen nur geringe Sauerstoffpartialdrücke
Fakultative
Wachstum bei aeroben und anaeroben Bedingungen
Anaerobier
können Sauerstoff nicht nutzen
Aerotolerante
vertragen Sauerstoff, obwohl er nicht genutzt werden kann
obligate
werden durch Sauerstoff inaktiviert
chem. Zusammensetzung von Bakterien
Komponenten
Protein
Zellwand-Polymer
RNA
Lipide
Elemente
Kohlenstoff
Stickstoff
Wasserstoff
Phosphor
Schwefel
Kalium
Calcium
Magnesium
Eisen
Aufbau der Proteine
Primärstruktur: Aminosäuresequenz
Sekundärstruktur: Lokale dreidimensionale Faltung
Tertiärstruktur: Dreidimensionale Anordnung von Sekundärstrukturelementen
Quartärstruktur: Anordung von Polypeptiden
Zellmembran
Funktionen der Zellmembran
Osmotische Schranke
Transportsysteme
Ausscheidung von Exosystemen
Zentrum der DNA-Replikation
Synthese der Zellwandbestandteile
Mikrobielles Wachstum
=Zunahme der Zellzahl
Energieumwandlungen, Biosynthese, Polymerisationsreaktion
Dauer des Wachstumszyklus abhängig von
genetischen Faktoren
Ernährungssituationen
Zellteilung gekoppelt an die Replikation des Erbgutes
Chromosome tragen Gene
Chromosomform bei Pro- und Eukrayoten
Prokaryoten: ringförmig
Eukaryoten: linear
Zellteilung bei Prokaryoten
DNA-Replikation
Komplementäre Einzelstränge dienen als Matrizen
Doppelstrang wird gespalten und an jedem Strang wird ein neuer Strang synthetisiert
Mikrobielle Wachstumsphasen in geschlossenen Systemen
Definition von Biomasse
biologisch abbaubarer Teil von Erzeugnissen, Abfällen und Reststoffen der Landwirtschaft mit biologischem Ursprung, der Forstwirtschaft und damit verbundener Wirtschaftszweige
Erdöl, Erdgas, Torpf keine Biomasse
Was ist Biomasse
Pflanzen- und Pflanzenbestandteile
Abfälle und Nebendprodukte aus Forst-, Land- und Fischereiwirtschaft
Restholz
Landschaftspflegegut und Material aus Gewässer- und Uferpflege
Altholz / Gebrauchtholz
Bioabfälle
Stärke
Amylose oder Amylopektin
Energiespeicher in vielen Pflanzen
preiswerter Rohstoff
Polymer aus Glucoseeinheiten
leichte enzymatische Spaltung unter Einbau von Wasser
Wozu dienen Einweiße?
Stoffwechsel
Immunsystem (Antikörper)
Strukturproteine (Kollagen, Keratin)
Bewegung (Muskelproteine)
Speicherstoff (Energiegewinnung und Proteinsynthese)
Was ist Lignocellulose?
komplexes Substrat
besteht aus Cellulose, die in ein Netzwerk ais Hemicellulosen eingebunden sind.
kristalline Cellulosefasern bilden dreidimensionale Netzwerke
Anabolismus
Baustoffwechsel
Chemische Stoffe werden aufgenommen und in Zellbestandteile umgewandelt (Biosynthese)
Katabolismus
Energiestoffwechsel
Gewinnung von Energie durch Oxidation chemischer Substanzen (oder Nutzung von Licht)
Bereitstellung von chemischen Vorstufen für die Biosynthese
Schema Grundprinzip Energiestoffwechsel
Was ist der aerobe Abbau?
Atmung
Redoxreaktion mit Übertragung von [H] auf externe Elektronenakzeptoren (O2)
Energiegewinnung aus Substratabbau und [H]-Oxidation
Sauerstoffverbrauch
Was ist der anaerobe Abbau?
Gärung
Redoxreaktion ohne externe Elektronenakzeptoren
Energiegewinnung nur aus Substratabbau
Welcher Stoffwechsel hat die höchste Energieausbeute?
Aerob oder Anaerob?
Aerobe Atmung
intensiver Baustoffwechsel
hohe Wachstumsraten
hohe Biomasseproduktion
Wärmefreisetzung (60%)
Mikrobielle Wachstumsphasen
A: u=0
B: 0 < u < umax
C: u = umax
D: 0 < u < umax
E: u = 0
F: u < 0
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