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

Einteilung der Biotechnologie in verschiedene Zweige
Zweig	Anwendungsgebiete
Grüne Biotechnologie	Landwirtschaft
Rote Biotechnologie	Medizin/Pharmazeutik
Blaue Biotechnologie	Produkte aus dem Meer
Weiße Biotechnologie	BT-Produkte/Industrieprozesse
Graue Biotechnologie	Abfallwirtschaft
Braune Biotechnologie	Technische/Umwelt- Biotechnologie

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, um ein gewünschtes Produkt wie z. B. Insulin herzustellen. Die theoretischen Grundlagen dieser Methoden sind vor allem die Ergebnisse der Genforschung und der Genomforschung, da die grundlegenden Mechanismen biologischer Vorgänge durch Gene gesteuert werden. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass man mit einem harmlosen Organismus ein gewünschtes Produkt herstellen kann und somit auf Pathogene (krankheitserregende Keime) verzichten kann.

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

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 Nutzung von Organismen 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. Diese farbliche Einteilung ist aber keineswegs offiziell und noch nicht allgemein verbreitet. Insbesondere die Farben blau, braun, grau und gelb werden selten oder auch in anderer Bedeutung genutzt.

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 sogenannten Bioreaktoren oder Fermentern. Fermentoren bezeichnen einen Reaktor, in dem lebende, vermehrungsfähige Mikroorganismen und tierische oder pflanzliche Zellen eingesetzt werden. Von einem Bioreaktor wird gesprochen, wenn das Produkt mit Biokatalysatoren wie z. B. Enzymen hergestellt wird. Das Reaktorvolumen kann zwischen einem und bis zu tausend und mehr Litern variieren.

Bioreaktoren haben die Aufgabe, den in ihnen kultivierten Organismen einen ökologisch optimalen Lebensraum zur Verfügung zu stellen. Dies geschieht unter sterilen Bedingungen mit speziell entwickelten Nährlösungen und Sensoren, die Parameter wie Glukosegehalt, 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
Intelligente Kleidung

Unternehmen

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

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, Übersetzungen

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

Weblinks