Eine kleine Geschichte der Biotechnologie (eBook)

Von Bier und Wein zu Penicillin, Insulin und RNA-Impfstoffen

Klaus Buchholz, John Collins (Autoren)

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2022 | 1. Auflage
XVIII, 288 Seiten
Springer Spektrum (Verlag)
978-3-662-63988-7 (ISBN)

Infos

Dieses Buch beschreibt die faszinierende Geschichte der Biotechnologie von der Fermentation von Bier und Wein, Brot und Käse, über die Produktion von Penicillin und anderen Medikamenten im 19. und 20. Jahrhundert, bis zu den heutigen RNA-Impfstoffen. Es handelt von den vielfältigen Faktoren, die diese moderne Schlüsseltechnologie vorantrieben, von Forschertrieb, Neugier, Pioniergeist, von dringendem gesellschaftlichen und medizinischen Bedarf sowie von Großprojekten zur Lösung gravierender Probleme, z. B. bei Penicillin oder aktuell bei RNA-Impfstoffen gegen Covid-19. Es schildert die wissenschaftlichen Grundlagen, Konzepte und Anwendungen. Es berichtet auch über kritische Aspekte und Konflikte sowie den Zusammenhang von Forschung und Wissenschaft mit wirtschaftlichen Aktivitäten und gesellschaftlichen, sozialen und ethischen Aspekten.

Die Autoren geben Einblicke in die Werkstätten früherer Wissenschaftler, ins Labor von Pionieren, von Pasteur bis zu Fleming, und in die Anfänge der Gentechnik. Episoden berichten von Problemen, Schwierigkeiten und dem Erfolg und Gelingen. Die Autoren waren in den letzten 40 Jahren in diese Entwicklung eingebunden und stellen sie als Zeitzeugen authentisch dar.

Das Buch richtet sich an einen breiten Kreis interessierter Leser, an Studenten, Schüler, Lehrer und Hochschullehrer, (Fach-) Wissenschaftler und allgemein an alle an Wissenschaft und Technik interessierten Leser.

Klaus Buchholz studierte Chemie an den Universitäten Saarbrücken und Heidelberg. Er promovierte an der Technischen Universität München mit einer Arbeit zur Technischen Chemie. Er leitete seit 1982 eine Abteilung des Zuckerinstituts an der TU Braunschweig. 1988 wurde er zum Institutsleiter und 1991 zum Professor ernannt. Sein Arbeitsschwerpunkt war die Enzymtechnologie, daraus gingen Lehrbücher über Biokatalyse hervor.

John Collins studierte Mikrobiologie am University College, Universität London und promovierte an der Universität Leicester in Fachbereich Genetik. 1971 bis 1974 forschte er an den Universitäten in Kalifornien, San Diego (UCSD), USA, und Kopenhagen, Dänemark. In dieser Zeit war er wesentlich an Pionierarbeiten zur Gentechnologie beteiligt. Seit 1986 hat er als Inhaber einer Professur an der Technischen Universität Braunschweig sowie als Leiter der Abteilung Genetik (später Bereichsleiter Zellbiologie und Genetik) der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung (GBF) in Braunschweig die Entwicklung der Methoden der molekularen Genetik und deren Anwendung in der Biotechnologie weitergeführt.

Inhalt

Vorwort 6
Danksagung 6
Inhaltsverzeichnis 9
Abkürzungsverzeichnis 13
1 Einleitung 17
Anhang: Wichtige Quellen der Recherchen 17
Literatur 23
2 Ursprünge, frühe wissenschaftliche Periode 24
2.1 Einleitung 24
2.2 Frühe experimentelle wissenschaftliche Befunde 28
2.2.1 Die Alkoholfermentation 28
2.2.2 „Ungeformte, unorganisierte Fermente“ (Enzyme) 33
2.3 Anwendung biotechnologischer Verfahren 34
2.4 Theoretische Konzepte 36
2.4.1 Ausbildung 37
2.4.2 Die vitalistische Schule 38
2.4.3 Die chemische Schule 40
2.4.4 Fermentation – ein Rätsel, ein epistemisches Ding 42
Literatur 44
3 Pasteur: Mikrobiologie – eine neue Wissenschaft – Grundlage der Technik 47
3.1 Ein rätselhaftes Phänomen 49
3.2 Probleme der Alkoholproduktion– und ihre Lösung 52
3.3 Eine Theorie der Fermentation 56
3.4 Enzyme 58
3.5 Technische Entwicklungen und Produkte 59
3.6 Neue Forschungsinstitute 68
3.7 Impfen – eine kühne, lebensrettende Erfindung 69
3.8 Zusammenfassung und Fazit 72
Literatur 74
4 Die Begründung der Biochemie: Buchner 77
4.1 Das Schlüsselexperiment Buchners 77
4.2 Widerspruch und Bestätigung 81
4.3 Die Etablierung der Biochemie 83
4.4 Die Glykolyse, eine komplexe biochemische Stoffumwandlung 85
4.5 Anwendung, neue Produkte und Prozesse 89
4.5.1 Aceton, Butanol und Glycerin 90
4.5.2 Organische Säuren, Hefe 92
4.5.3 Enzyme für Brauerei und Bäckerei 95
4.5.4 Biologische Abwasserreinigung 97
4.6 Wissenschaften und Institutionen 98
4.7 Zusammenfassung 99
Literatur 99
5 Penicillin, die Ära der Antibiotika und die Expansion biotechnischer Produktionen 104
5.1 Flemings Entdeckung 104
5.2 Floreys, Chains und Heatleys strategischer Blick 105
5.3 Die Entwicklung in den USA – ein neues Konzept für Wissenschaft und Technik 108
5.4 Resistenzen – ein Trauma bis heute: neue Antibiotika 116
5.4.1 Pionierarbeit für die Synthese neuer, gegen resistente Bakterien wirksamer Antibiotika – die enzymatische Penicillinspaltung 120
5.5 Weitere Pharmazeutika und neue Produkte 125
5.5.1 Steroide 125
5.5.2 Weitere bedeutende Fermentationsprodukte 126
5.5.3 Enzyme 127
5.5.4 Ein bedeutendes Arbeitsgebiet: Umweltbiotechnologie, biologische Abwasser- und Abluftreinigung 131
5.5.5 Konzeption und Bau eines Hochleistungs-Anaerob-Fließbettreaktors im Großmaßstab – eine Episode 133
5.6 Politische Initiativen: Die Dechema-Studie Biotechnologie 135
5.7 Status der Biotechnologie – eine eigenständige Wissenschaft? 141
5.8 Zusammenfassung, Fazit 143
Literatur 143
6 Pionierentwicklungen in der Gentechnik 148
6.1 Präambel 149
6.2 Konzeptionelle Gedankensprünge führen zu Innovationen 149
6.3 Überraschende Entdeckungen führen zu neuen Forschungsgebieten und -methoden 151
6.4 Bekannte Methoden, ohne die die Gentechnik nicht möglich gewesen wäre 153
6.4.1 Röntgenstrukturanalyse und Kristallographie: Einblick in die molekulare Struktur auf der atomaren Ebene 156
6.4.2 Gelelektrophorese (Chromatographie im elektrischen Feld): Entdeckung von Produkten mutierter Gene 156
6.4.3 Proteinsequenzierung 157
6.4.4 Sequenzierung von Nucleinsäuren – Vorspiel: Phagen-, Bakteriengenetik und Biochemie, das Genkonzept 157
6.5 DNA: Der Transfer und die Selektionierung in lebenden Zellen 162
6.6 Genklonierung bis 1973: Die Ära der modernen Biotechnologie beginnt auf der Grundlage der molekularen Biologie 163
6.6.1 Voraussetzungen des Klonierens: Biochemie der Nucleinsäuren und Enzymologie 163
6.6.2 Die Anwendung bekannter Methoden, oder ein konzeptioneller Sprung: Details 163
6.7 Genomkartierung, Genomanalyse: Klonierung von Genombibliotheken, Restriktionsmuster (Maps) und Restriktionsfragment-Längenpolymorphismen (RFLPs) 168
6.7.1 Vorbemerkung: Humangenetik vor der Gensequenzierung 168
6.7.2 Wichtige Ansätze zur Genomanalyse im DNA-Zeitalter (Genortung auf den Chromosomen und die Ursache familiärer (vererbter) Krankheiten) 169
6.7.3 DNA-Hybridisierungschips u. a. (sofortige Erkennung von Sequenzvarianten – Polymorphismen) 175
6.7.4 Der Einfluss des Mega-Sequenzierens auf die Biotechnologie 176
6.8 Die Expression von Genen anderer Organismen: Transgene Tiere mit rDNA 179
6.9 Zukünftige Trends 180
Literatur 182
7 Die Neue Biotechnologie 189
7.1 Die Ära der Gründung neuer Biotech-Firmen 189
7.1.1 Unternehmenspolitik: Übernahmen, Zusammenschlüsse und Kooperationen 205
7.2 Neue Methoden und Techniken des Bioengineering 206
7.3 Das Spektrum aktueller Biotechnologischer Produkte und Verfahren 215
7.3.1 Pharmazeutische Produkte 216
7.3.2 Die Bereiche Lebensmittel und Industrie 222
7.3.3 Die Bereiche Pflanzen-Biotechnologie und Landwirtschaft 231
7.4 Fazit, Schlussfolgerungen 236
Literatur 240
8 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 247
8.1 Bedeutende Entwicklungen in der Biotechnologie und Auswirkungen auf die Gesellschaft 247
8.1.1 Innovationen, Quellen, Faktoren und Bedingungen 252
8.2 Wissenschaftliche Entwicklungen und Bedeutung der Wissenschaften für die Biotechnologie 253
8.3 Die Biotechnologie als neue, eigenständige Wissenschaft 256
8.4 Rätsel in der Wissenschaft – Faszination der Forschung – Epistemische Dinge 260
Anhang: Das Phasenmodell wissenschaftlicher Entwicklung 260
Literatur 266
Glossar 268
Stichwortverzeichnis 271
Stichwortverzeichnis 271

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 10.3.2022
• Zusatzinfo: XVIII, 278 S. 29 Abb., 7 Abb. in Farbe.
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie ► Genetik / Molekularbiologie
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie
• Schlagworte: Antibiotika • Bier, Wein, Brot, Käse • Biologische Verfahren • Biopharmaka • Bioprozesstechnik • Biotechnologie • Epo • Gentechnik und rekombinante Verfahren • Geschichte der Biotechnologie • human-Insulin • rekombinante Hormone • therapeutische Antikörper
• ISBN-10: 3-662-63988-2 / 3662639882
• ISBN-13: 978-3-662-63988-7 / 9783662639887