Industrielle Mikrobiologie at RWTH Aachen

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Definiere Bioökonomie

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Nennen Sie Triebkräfte und Limitierungen des Übergangs zur Bioökonomie.

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Welche 3 Möglichkeiten, eine Fermentation zu fahren, gibt es? 

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Nennen Sie ein Proteobakterium, ein Firmicutes, ein Aktinomyzet, und ein Ascomyzeten.

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Definition von Ausbeute, Rate, spezifische Produktionsrate und Produkt-Titer, jeweils eine Einheit dazu!

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Nennen sie 5 industrielle Mikroorganismen und ihre Genomgröße in Mbp.

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Definition von „Metabolic Engineering“.

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Nennen Sie vier Strategien des Metabolic Engineering. (2P)

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Welche 4 Produkte der weißen Biotechnologie werden im Umfang > 1 Mio. t/a hergestellt?

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Was ist Produkttoxizität? Nennen und beschreiben Sie eine (drei) Methode(n), Produktinhibition durch Toxizität zu umgehen. 

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4 Industrielle C-Quellen nennen

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Warum Diskussion über alternative C-Quellen? Warum sucht man nach alternativen C-Quellen? 2 Beispiele für alternative C-Quellen nennen.

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Industrielle Mikrobiologie

Definiere Bioökonomie

Neues Modell für Industrie und Wirtschaft  nachhaltige Nutzung erneuerbarer biologischer Ressourcen zur Herstellung von Lebensmitteln, Energie und Industriegütern.

Industrielle Mikrobiologie

Nennen Sie Triebkräfte und Limitierungen des Übergangs zur Bioökonomie.

Triebkräfte: Klimawandel, alternde Gesellschaft, Wasser-, Essen-, Energiezufuhr, Sicherheit, Pandemien (Chemie, Biotechnologie, Biologie, etc.)

Limitationen: zu hohe Kosten/Aufwand; nicht optimale Auslegung von Sachen (z.B. Tierfutter)

Industrielle Mikrobiologie

Welche 3 Möglichkeiten, eine Fermentation zu fahren, gibt es? 

Batch-, Fed Batch-, Konti-Fermentation

Industrielle Mikrobiologie

Nennen Sie ein Proteobakterium, ein Firmicutes, ein Aktinomyzet, und ein Ascomyzeten.

Proteobakterium: Pseudomonas

Firmicutes: Bacilli, Clostridia

Aktinomyzet: Actinomyces israelii

Ascomyzeten: Saccharomyces cerevisiae

Industrielle Mikrobiologie

Definition von Ausbeute, Rate, spezifische Produktionsrate und Produkt-Titer, jeweils eine Einheit dazu!

Ausbeute (YIELD): definiert als Quotient aus der im Verlauf des Wachstums von Mikroorganismen gebildeten Menge an Biomasse (X) und der Menge des dafür verbrauchten Substrats (S): Y = X/S. g Produkt/ g Substrat

Produktionsrate (RATE): definiert, wie viel Produkt bei wie vielen Litern pro Stunde entsteht g Produkt/L*h

Titer: relatives Maß für eine Konzentration g/L

Industrielle Mikrobiologie

Nennen sie 5 industrielle Mikroorganismen und ihre Genomgröße in Mbp.

  • E. coli: 4,6 Mbp

  • Bacillus subtilis: 4,2 Mbp

  • Clostridien: 4 Mbp

  • C. glutamicum: 3,3 Mbp

  • Milchsäurebakterien: 2 Mbp

  • Pseudomonen: 6-7 Mbp

  • Hefen: 9,43 Mbp

Industrielle Mikrobiologie

Definition von „Metabolic Engineering“.

Metabolic Engineering wurde definiert als "die Verbesserung der zellulären Aktivitäten durch Manipulation von enzymatischen, Transport- und Regulierungsfunktionen der Zelle mit dem Einsatz von rekombinanter DNA-Technologie".

Industrielle Mikrobiologie

Nennen Sie vier Strategien des Metabolic Engineering. (2P)

(1) Überexprimieren des Gens, das für das geschwindigkeitsbegrenzende Enzym des Biosynthesewegs

(2) Blockieren der konkurrierenden Stoffwechselwege

(3) die heterologe Genexpression

(4) Enzymtechnik.

Industrielle Mikrobiologie

Welche 4 Produkte der weißen Biotechnologie werden im Umfang > 1 Mio. t/a hergestellt?

  • 1,3-Propandiol

  • Aceton

  • Butanol

  • Acrylamid

  • Vitamin B12

Industrielle Mikrobiologie

Was ist Produkttoxizität? Nennen und beschreiben Sie eine (drei) Methode(n), Produktinhibition durch Toxizität zu umgehen. 

Produkttoxizität: unnatürlich hohe Produktkonzentrationen sind häufig toxisch für die Zellen

Methoden: evolutionäres Engineering, Adaptive Laboratory Evolution (ALE) und transcription machinery engineering

Industrielle Mikrobiologie

4 Industrielle C-Quellen nennen

Glucose, Saccharose, Melasse, Pflanzenöl

Industrielle Mikrobiologie

Warum Diskussion über alternative C-Quellen? Warum sucht man nach alternativen C-Quellen? 2 Beispiele für alternative C-Quellen nennen.

  • konkurrierenden Bedarf der wachsenden Weltbevölkerung um Anbauflächen für Zucker und Stärke-Produktion

  • ökologisch und ökonomisch interessante stoffliche Verwendung für bisher biotechnologisch kaum genutzte Ressourcen finden

  • Cellulose, Ligno-Cellulose, Lignin

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