I. Naturwissenschaftliche Zusammenhänge zur Biotechnologie Einleitung: Biologie — allgemeine Naturwissenschaft — Technik.- 1. Biologie, eine Einführung für Ingenieure.- 1.1 Die biologische Zelle.- 1.2 Energieverwertung.- 1.2.1 Energiespeicher.- 1.2.2 Energieübertragung.- 1.2.3 Energie und Entropie.- 1.3 Informationsverarbeitung.- 1.3.1 Information in der Biologie.- 1.3.2 Die molekulare Struktur der DNS.- 1.3.3 DNS als Träger der Erbinformation.- 1.3.4 Übertragung genetischer Informationen.- II. Technisch-industrielle Anwendung der Biotechnologie.- 2. Nutzung der Biologie im technisch-industriellen Maßstab.- 2.1 Bionik: die Anwendung biologischer Erkenntnisse.- 2.2 Ernährung.- 2.3 Gesundheit.- 2.4 Moderne Biotechnologie.- 2.4.1 Anwendung der Mikrobiologie.- 2.4.1.1 Einführung in die Mikrobiologie.- 2.4.1.2 Einführung in die Biochemie.- 2.4.1.2.1 Katabolismus.- 2.4.1.2.2 Anabolismus.- 2.4.1.2.3 Stoffwechselregulation.- 2.4.1.3 Wachstum.- 2.4.1.3.1 Das Monod-Modell.- 2.4.1.3.2 Erhaltungsenergie.- 2.4.1.4 Mikrobielle Produktion.- 2.4.2 Züchtung von Gewebezellen in Suspensionskulturen.- 2.4.2.1 Züchtung pflanzlicher Zellen.- 2.4.2.2 Züchtung tierischer Zellkulturen.- 3. Überproduktion der Zelle: die industrielle Biotechnologie.- 3.1 Physiologische Manipulationen.- 3.1.1 Überproduktion von Primärmetaboliten.- 3.1.2 Überproduktion von Sekundärmetaboliten.- 3.2 Genetische Manipulation.- 3.3 Technische Manipulation.- 3.3.1 Fermentationstechnik.- 3.3.1.1 Vorbereitende Arbeiten zur Fermentation.- 3.3.1.2 Der Bioreaktor.- 3.3.1.3 Turmreaktoren und Blasensäulen.- 3.3.1.4 Reaktorbetrieb.- 3.3.1.5 Stichwortverzeichnis für Bioreaktoren.- 3.4 Ausblick zur mikrobiologischen Überproduktion.- 4. Prozeßführung von Fermentationen.- 4.1 Betriebsweisen in der biologischen Produktion.- 4.1.1 Chemostat — die kontinuierliche Kultur.- 4.1.1.1 Grundlagen der kontinuierlichen Prozeßführung.- 4.1.2 Anmerkungen zum Chemostaten.- 4.1.2.1 Übergangsverhalten zwischen stationären Zuständen.- 4.1.2.2 Anwendung der Chemostat-Formalismen auf Mischkulturen.- 4.1.2.3 Berücksichtigung der Erhaltungsenergie im Chemostat.- 4.1.2.4 Auswirkung einer Sauerstofflimitierung.- 4.1.3 Fed-Batch-Kultur (semikontinuierliche Kultur).- 4.1.4 Anwendung unterschiedlicher Betriebsweisen.- 4.1.5 Mediumsoptimierung durch die turbidostatische Prozeßführung.- 4.1.6 Gewinnung von Hochleistungsstämmen durch Selektionsdruck in der kontinuierlichen Kultur (Evolution im Labor).- 4.1.7 Allgemeine Betrachtungen zur kontinuierlichen Kultur.- 4.2 Meßtechnik.- 4.2.1 Systematisierung der Prozeßgrößen.- 4.2.2 Meßwerterfassung und Meßwertbildung.- 4.2.2.1 Beispielhafte Meßtechniken.- 4.2.2.2 Biologische Sensoren.- 4.2.3 Biologische Testsysteme.- 4.3 Regelungstechnik.- 4.3.1 Struktur eines Regelkreises.- 4.3.2 Eingesetzte Regler.- 4.3.3 Beispiel der Entwicklung eines Regelungssystems in der Biotechnologie: der Po2-Regler.- 4.4 Einsatz von Digitalrechnern zur Kontrolle von Fermentationsprozessen.- 4.5 Verzeichnis der Symbole.- 5. Aufarbeitungstechnik, eine Übersicht.- 5.1 Übersicht über Grundoperationen in der Biotechnologie.- 5.2 Abtrennung der Zellen.- 5.3 Zellaufschluß.- 5.4 Abtrennung der unlöslichen Zelltrümmer.- 5.5 Produktanreicherung.- 5.6 Feinreinigung.- 5.7 Konzentrierung.- 6. Technisch-industrielle Prozesse.- 6.1 Der Biotechnologiemarkt.- 6.2 Produktionsprozesse.- 6.2.1 Biomasse.- 6.2.2 Alkohol.- 6.2.2.1 Bierherstellung.- 6.2.3 Spezielle primäre Biosyntheseprodukte.- 6.2.4 Sekundäre Biosyntheseprodukte.- 6.2.5 Biotransformationen.- 6.3 Abbauprozesse (Umweltbiotechnologie).- 6.3.1 Abwassertechnik.- 6.3.2 Biologische Abgasreinigung.- 6.3.3 Umwandlung von Abfall.- III. Perspektiven und Risiken.- 7. Perspektiven der Biotechnologie.- 7.1 Einführung in gesellschaftspolitische Aspekte der Biotechnologie.- 7.1.1 Schwellen zur Einführung neuer Technologien.- 7.1.2 Vergleich Kernphysik — Gentechnologie.- 7.1.3 Gesellschaftliche Interessengruppen.- 7.2 Bewertungsmöglichkeiten der Biotechnologie.- 7.2.1 Auswirkungen biotechnologischer Anwendungen.- 7.2.1.1 Eingesetzte Organismen.- 7.2.1.2 Produkte.- 7.2.1.3 Methoden und Verfahren.- 7.3 Anwendungsgebiete zur Untersuchung von Auswirkungen der Biotechnologie.- 7.3.1 Risiko- und Sicherheitsfragen.- 7.3.1.1 Gefahren, Richtlinien, Gesetze.- 7.3.1.1.1 Gefahren durch gentechnische Experimente.- 7.3.1.1.2 Richtlinien, Verordnungen, Gesetze.- 7.3.1.1.3 Bisherige Gesetzgebung.- 7.3.1.2 Tierische Zellen.- 7.3.1.3 Pflanzenzellen.- 7.3.1.4 Ausblick zur Diskussion der Risiko- und Sicherheitsfragen.- 7.3.2 Nutzen durch die moderne Biotechnologie.- 7.3.2.1 Biotechnologie und Umweltschutz.- 7.3.2.2 Biotechnologie und Informatik.- 7.3.2.3 Biotechnologie und Landwirtschaft, Forst- und Meereswirtschaft.- 7.3.2.4 Auswirkungen der Biotechnologie auf den Arbeitsmarkt.- 7.4 Schlußbetrachtung zu den soziopolitischen Aspekten mit „Blick über den Zaun“.- 7.4.1 Manipulationen am Menschen.- 7.4.2 Ethische und religiöse Fragen zur Biotechnologie.- Literatur.- Sachwort- und Namensverzeichnis.
