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Biotechnologie

Als Biotechnologie wird die Umsetzung von Erkenntnissen aus der Biologie und der Biochemie in technische oder technisch nutzbare Elemente verstanden. Die ersten Anwendungen der Biotechnologie durch den Menschen war die Herstellung und Veredlung von Nahrungsmitteln, beispielsweise Brot, Wein und Bier (alkoholische Gärung) mit Hilfe von Hefe vor etwa 5000 Jahren. Weitere Beispiele sind Sauerkraut oder Milchprodukte wie Käse, Joghurt, Sauerteig oder Kefir. Die heutige Biotechnologie beschäftigt sich vor allem mit der Herstellung von Enzymen, Wirkstoffen etc. die mit Hilfe von Mikroorganismen in einem Bioreaktor hergestellt werden. Zum Beispiel enthalten Waschmittel Enzyme, die von gentechnisch veränderten Organismen stammen.

Die Kurzform Biotech wird meist auf kommerzielle Betriebe angewandt, die in diesem Bereich forschen und produzieren.

Einteilung

Als konventionelle Formen der Biotechnologie bezeichnet man die Abwasserreinigung oder das Kompostieren sowie ähnliche weitere Anwendungen.

Die moderne Biotechnologie zeichnet sich dadurch aus, dass sie vor allem mit Methoden der Gentechnik und der Molekularbiologie arbeitet. Dabei werden Mikroorganismen derart genetisch verändert, dass sie gewünschte Eigenschaften aufweisen. Die theoretischen Grundlagen dieser Methoden stellen vor allem die Ergebnisse der Genforschung und der Genomforschung dar, da die grundlegenden Mechanismen biologischer Vorgänge durch Gene gesteuert werden.

Da Biotechnologie ein sehr weit gefasster Begriff ist, wird versucht nach Anwendungsgebieten zu unterscheiden. Neben der „Grünen“ Biotechnologie (landwirtschaftliche Anwendung), welche sich auf Pflanzen (einschließlich ihrer gentechnischen Veränderung) bezieht, gibt es die „Rote“ Biotechnologie (medizinisch-pharmazeutisch), welche sich mit der Herstellung von Medikamenten und Diagnostika befasst, die „Blaue“ Biotechnologie, welche sich mit der Herstellung von Nahrungsmittelzusätzen aus dem Meer befasst, die „Weiße“ Biotechnologie, welche sich mit biotechnologisch-basierten Produkten und Industrieprozessen - beispielsweise in der Chemie-, Textil- oder Lebensmittelindustrie befasst und die „Graue“ Biotechnologie, welche sich mit biotechnologischen Prozessen im Bereich der Abfallwirtschaft (Kläranlagen, Dekontamination von Böden und ähnliches) befasst.

Bioreaktoren

Ein Ziel der ökologischen Biotechnologie ist es, chemische Prozesse, die bei hohen Temperaturen und unter großem Druck stattfinden, durch biotechnologische Methoden nachhaltig zu ersetzen, die oft mittels Enzymen unter Umgebungsbedingungen ablaufen (Biokatalyse). Dies geschieht in so genannten Bioreaktoren oder Fermentern. Das sind Apparaturen, die in ihren Ausmaßen ohne weiteres so groß wie ein Bus, aber auch so kompakt wie ein Fernseher sein können.

Bioreaktoren haben die Aufgabe, den in ihnen kultivierten Organismen einen ökologisch optimalen Lebensraum zur Verfügung zu stellen. Dies geschieht unter anderem mit speziell entwickelten Nährlösungen und Sensoren, die Umwelteinflüsse wie Stickstoffgehalt und pH-Wert messen und auswerten.

Angewandte Organismen

Bei den in der Biotechnologie relevanten Organismen handelt es sich meist um Pilze, Bakterien, Algen oder tierische Zellen, die gentechnisch verändert sein können, um bestimmte Stoffe wie Arzneimittel oder Nahrungszusatzstoffe zu synthetisieren.

Forschungszweige

In den Bereich der Biotechnologie und angrenzender Arbeitsbereiche lassen sich eine Reihe moderner Forschungszweige einordnen:

• Antikörpertechnologien
• Bioelektronik
• Bioinformatik
• Bioverfahrenstechnik
• Bioremediation
• Downstream Processing (Aufarbeitung)
• Ethanol-Kraftstoff
• Gentest-Entwicklung
• Gentherapie
• Klontechnologien (siehe Klonen)
• Kriminalistische Anwendungen (siehe Genetischer Fingerabdruck)
• Nanobiotechnologie (siehe auch Nanotechnologie)
• Nutrigenomik
• Pharmakogenomik
• Pharmazeutische Biotechnologie
• Protein-Engineering
• Reprogenetik
• Stammzelltherapie
• Tissue Engineering oder Gewebezüchtung
• Transgene Technologien
• Xenotransplantation
• Zellulose-Ethanol

Produkte

• DNA-Chip
• automatisierte DNA-Sequenzierung

Unternehmen

Im Jahr 2005 sah die Liste der Top Ten-Unternehmen im Bereich Biotechnologie so aus:

1. Amgen Inc.
2. Genentech, Inc
3. Serono Inc.
4. Genzyme Corporation
5. Biogen Idec Inc.
6. Chiron Corporation
7. Gilead Sciences, Inc
8. MedImmune, Inc
9. InterMune, Inc
10. Millennium Pharmaceuticals, Inc

Zusammen erwirtschafteten diese Firmen 2004 57,1 % der Einnahmen der gesamten US-amerikanischen Biotechbranche.

Siehe auch: w:List_of_biotechnology_companies

Literatur

• Moselio Schaechter, John Ingraham, Frederick C. Neidhardt: Microbe: Das Original mit Übersetzungshilfen. Spektrum Akademischer Verlag 2006. ISBN 3-8274-1798-8
• Reinhard Renneberg, Darja Süßbier: Biotechnologie für Einsteiger. Spektrum Akademischer Verlag 2005. ISBN 3-8274-1538-1
• Roland Ulber, Konrad Soyez: 5000 Jahre Biotechnologie: Vom Wein zum Penicillin. Chemie in unserer Zeit 38(3), S. 172 - 180 (2004), ISSN 0009-2851
• G. Festel, J. Knöll, H. Götz, H. Zinke: Der Einfluss der Biotechnologie auf Produktionsverfahren in der Chemieindustrie. Chemie Ingenieur Technik 76(3), S. 307 - 312 (2004)
• Kathryn Nixdorff, Dagmar Schilling, Mark Hotz: Wie Fortschritte in der Biotechnologie missbraucht werden können: Biowaffen. Biologie in unserer Zeit 32(1), S. 58 - 63 (2002)
• Björn Lippold: Der Regenbogen der Biotechnologie. Bionity.COM
• Knoepffler, Nikolaus / Schipanski, Dagmar / Sorgner, Stefan Lorenz (Hrsg.): Humanbiotechnologie als gesellschaftliche Herausforderung. Alber Verlag, Feiburg i. B. 2005.
• Volkart Wildermuth: Biotechnologie. Zwischen wissenschaftlichem Fortschritt und ethischen Grenzen. Parthas Verlag 2006. ISBN 978-3-86601-922-5

Siehe auch

Wiktionary: Biotechnologie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme und Übersetzungen

• PubMed (Datenbank mit medizinischen Artikeln der nationalen medizinischen Bibliothek der USA (NLM)
• Zukunftstechnologie
• Transhumanismus

Weblinks

• www.biotechnologie. de - Eine Initiative des BMBF zum Thema Biotechnologie
• Nachhaltige Bioproduktion, Förderschwerpunkt des BMBF
• National Center for Biotechnology Information, National Institute of Health, National Library for Medicine -->Komplette Genome (englisch)