Biotechnologie

Synonyme: Biotechnik, Biotech
Englisch: biotechnology

1 Definition

Unter dem Begriff Biotechnologie versteht man ein fächerübergreifendes Forschungs- und Tätigkeitsgebiet, das sich mit der technischen Nutzbarmachung von biologischen Vorgängen auf Ebene von Enzyme, Zellen, Organismen, etc. beschäftigt.

2 Ziele

Zentrale Zielsetzung der Biotechnologie ist das Erforschen, Verbessern und Entwickeln von Verfahren und biologischen Vorgängen zur Herstellung relevanter Stoffe. Dazu gehören u.a. Medikamente und Werkstoffe, aber auch Zusätze z.B. für die Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie.

3 Beteiligte Fachgebiete

Die Biotechnologie setzt sich aus einer ganzen Reihe von einzelnen Fachdisziplinen zusammen, die gemeinsam die Richtung dieses Forschungsbereiches bestimmen. Diese Fächer sind u.a.:

• Biologie
• Biochemie
• Chemie
• Physik
• Mikrobiologie
• Molekularbiologie
• Gentechnik
• Klassische Genetik
• Bioinformatik
• Pharmazie
• verschiedene Ingenieurswissenschaften
• Verfahrenstechnik
• Systemanalyse

4 Entwicklung der Biotechnologie

4.1 Die Anfänge biotechnologischer Verfahren

• Herstellung von Bier und Wein durch alkoholische Gärung seit etwa 5000 Jahren
• Produktion von Sauerteig, Joghurt, Käse, Sauermilch und Kefir durch die Nutzung von Milchsäurebakterien
• Gerberei und Beize von Häuten durch enzymhaltige Biomaterialien (wie z. B. Kot) zu Leder
• 1650 erfolgte die erste auf Biotechnologie basierende Herstellung von Essig
• Entwicklung von Sterilisation und Kultivierungsmethoden durch Louis Pasteur
• 1890 fanden die ersten Impfungen auf Basis isolierter Krankheitserreger statt
• Nutzung von tierischen Proteasen zur Herstellung von Waschmitteln und Seife

4.2 Fortschritte zu Beginn des 20. Jahrhunderts

• großindustrielle Synthese von Aceton und Butanol durch Kulturen des Bakteriums Clostridium acetobutylicum
• später Synthese dieser Stoffe durch petrochemische Destillation bzw. Fraktionierung von Erdöl
• Herstellung von Citronensäure durch Fermentation des Schimmelpilzes Aspergillus niger
• Produktion von Glutaminsäure durch eine Kultur des Bodenbakteriums Corynebacterium glutamicum
• 1928 Entdeckung des Penicillins durch Alexander Fleming als Produkt des Pilzes Penicillium chrysogenum
• 1943 folgt ein weiters Antibiotikum, das Streptomycin
• 1949 beginnt die industrielle Synthese von Steroiden

4.3 Die moderne Biotechnologie

Zu den Errungenschaften der modernen Biotechnologie gehören u.a.:

• Aufklärung der DNA-Doppelhelix-Struktur
• Entwicklung der Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
• Sequenzierung der DNA von Drosophila melanogaster und anderer Modellorganismen
• das Humangenomprojekt
• Entwicklung weiterer Untergebiete der Biotechnologie wie die Transkriptomik, die Proteomik und der Metabolomik
• Bedeutungszunahme der Informatik im biotechnischen Bereich
• Stammzellenforschung
• Entwicklung der Gentherapie
• Herstellung rekombinanter Proteine

5 Zweige der Biotechnologie

• Rote Biotechnologie: Medizin, Pharmaindustrie, medizinische Forschung
• Grüne Biotechnologie: Landwirtschaft, Gentechnik bei Pflanzen
• Weiße Biotechnologie: Industrielle Biotechnologie
• Graue Biotechnologie: Abfallwirtschaft
• Braune Biotechnologie: Umwelttechnik
• Blaue Biotechnologie: Erschließung von Meeresressourcen

6 Einige Anwendungsgebiete

• Bioelektronik
• Bioverfahrenstechnik
• Bioremediation
• Herstellung von diagnostisch wichtigen Biochips
• Ethanol-Kraftstoff
• Gentherapie
• Klonierung
• Kriminaltechnik
• Pharmaindustrie
• Stammzelltherapie
• Transgene Technologien
• Xenotransplantation