Industrielle Mikrobiologie at RWTH Aachen

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

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)

Batch-, Fed Batch-, Konti-Fermentation

Proteobakterium: Pseudomonas

Firmicutes: Bacilli, Clostridia

Aktinomyzet: Actinomyces israelii

Ascomyzeten: Saccharomyces cerevisiae

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

• 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

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".

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

(2) Blockieren der konkurrierenden Stoffwechselwege

(3) die heterologe Genexpression

(4) Enzymtechnik.

• 1,3-Propandiol

• Aceton

• Butanol

• Acrylamid

• Vitamin B12

Produkttoxizität: unnatürlich hohe Produktkonzentrationen sind häufig toxisch für die Zellen

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

Glucose, Saccharose, Melasse, Pflanzenöl

• 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