Moderne Methoden der Zellbiologie

VII: Biotechnologie    (INHALT) butmeth.jpg

Die Produkte der Biotechnologie


 
Die Palette der biotechnologisch hergestellten Produkte ist überaus vielfältig, und nur einige der wichtigsten Produkte sollen hier zusammengefasst werden.
 
Zellmasse: Bei einigen Verfahren sind die Mikroorganismen selbsz das Produkt und müssen in großer Masse hergestellt werden.
 
Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) wird nicht nur für die Herstellung von Backwaren sondern auch für die Herstellung anderer Nahrungsmittel (Wein!), als Futterzusatz sowie für andere biotechnologische verfahren verwendet. Hefe wird im Batch-Verfahren mit bis zu 200 m³ Volumen produziert. Starterkulturen für die Milchverarbeitung werden in großer Vielfalt biotechnologisch produziert.
Einige Beispiele:
  • Streptococcus cremoris (Sauermilch)
  • Leuconostoc cremoris (Quark)
  • Lactobacillus bulgaricus (Joghurt)
  • Penicillium roquefortii (Edelpilzkäse)
  • Penicillium caseicolum (Camembert)
Stickstoffbinder (Gattungen Rhizobium, Azotobacter und Azospirillum) versorgen Leguminosen mit Stickstoff, so daß der Anbau von Klee, Erbsen, Bohnen, Soja, etc. ohne zusätzliche Stickstoffdüngung erfolgen kann. Bei Erstbepflanzung einer Kulturfläche mit Leguminosen werden biotechnologisch erzeugte Rhizobien ausgebracht, um die Pflanzen mit besonders leistungsfähigen Stämmen zu versorgen. Biologischer Pflanzenschutz spielt heute eine große Rolle besonders im Obstbau und bei Unterglas-Kulturen. Biotechnologisch produzierte Mikroorganismen, die auf Schädlingen parasitieren, werden dazu in großen Mengen in den Kulturen ausgebracht.
Einige Beispiele:
  • Bacillus thuringiensis (Bekämpfung von Blattkäfern, Stechmücken und Schmetterlingen )
  • Pasteuria penetrans (Bekämpfung von Nematoden)
  • Beauveria bassiana (Bekämpfung zahlreicher Insektenarten)
  • Hirsutella thompsonii (Milben-Bekämpfung)
  • Nosema locustae (Bekämpfung der Wanderheuschrecke)

 
Stoffwechselprodukte: Viele Produkte von natürlichen (Wildtyp-) Mikroorganismen oder von genetisch veränderten Stämmen werden industriell mit den Methoden der Biotechnologie erzeugt.
 
Ethanol (Saccharomyces cerevisiae) wird aus zuckerhaltigen Substraten oder aus Stärke, Holz oder Papier durch alkoholische Gärung gewonnen. Aus 100 kg Stärke (entspricht 1000 kg Kartoffeln oder 180 kg Getreide) kann 54 kg Ethanol gewonnen werden. "Bioalkohol" spielt nicht nur eine große Rolle in der chemischen und der Nahrungsmittelindustrie sondern könnte sich auch zu einem wichtigen Energieliferanten entwicklen. Organische Säuren werden in der Nahrungsmittelindustrie gebraucht, in der pharmazeutischen und Kunstoffindustrie, sowie in der Textilindustrie, Gerberei und bei der Herstellung von Kosmetika.
Einige Beispiele:
  • Lactobacillus delbrückii (Milchsäure)
  • Clostridium butyricum (Buttersäure)
  • Aspergillus niger (Citronensäure)
  • Corynebacterium glutamicum (Glutaminsäure)
Vitamine Die meisten Bakterien sind in der Lage, alle Aminosäueren zu sysnthetisieren, und diese Eigenschaft macht man sich zur biotechnischen Produktion von Vitaminen zunutze.
Einige Beispiele:
  • Gluconobacter suboxydans (Ascorbinsäure, Vit C)
  • Propionibacterium shermanii (Cyanocobalamin, Vit B12)
  • Ashbya gossypii (Riboflavin, Vit B12)
Enzyme werden biotechnisch für viele Anwendungen produziert:
  • Technische Anwendungen (für Waschmittel, Lebensmittelherstellung, u.a.)
  • Pharmazeutische Anwendungen (Verdauungsenzyme, Streptokinase, Urokinase, Asparaginase)
  • Analytische Anwendugen (Nachweis von Glucose, Alkohol, Harnsäure, etc im Blut)
  • Forschungsanwendungen (Restriktionsenzyme, Collagenase, Trypsin, etc)
Hormone und andere biogene Wirkstoffe: Zu dieser Gruppe biotechnischer Produkte, die fast immer von gentechnisch veränderten Zellkulturen produziert wird, gehören:
  • Insulin (reguliert Glucosemetabolismus)
  • Somatostatin (reguliert Wachstum)
  • Parathormon (reguliert Calcium-Haushalt)
  • Interleukin (stimuliert Immunsystem)
  • Interferon (Virostatikum)
  • Tumor Nekrosis Faktor (hemmt Tumorwachstum)
  • Faktor VIII (Blutgerinnung)
Antibiotika werden als Sekundärstoffe von Mikroorganismen hergestellt und biotechnisch gewonnen:
Einige Beispiele:
  • Penicillin (Penicillium chrysogenum)
  • Streptomycin, Neomycin, Kanamycin, Gentamycin, etc. (Streptomyces spec.)
  • Tetracycline (Streptomyces spec.)
  • Amphothericin B (Streptomyces nodosus)
Forschungszentrum Jülich