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.
Author(s): Klaus Buchholz; John Collins
Publisher: Springer Spektrum
Year: 2022
Language: German
Pages: 288
Vorwort
Danksagung
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
Anhang: Wichtige Quellen der Recherchen
Literatur
2 Ursprünge, frühe wissenschaftliche Periode
2.1 Einleitung
2.2 Frühe experimentelle wissenschaftliche Befunde
2.2.1 Die Alkoholfermentation
2.2.2 „Ungeformte, unorganisierte Fermente“ (Enzyme)
2.3 Anwendung biotechnologischer Verfahren
2.4 Theoretische Konzepte
2.4.1 Ausbildung
2.4.2 Die vitalistische Schule
2.4.3 Die chemische Schule
2.4.4 Fermentation – ein Rätsel, ein epistemisches Ding
Literatur
3 Pasteur: Mikrobiologie – eine neue Wissenschaft – Grundlage der Technik
3.1 Ein rätselhaftes Phänomen
3.2 Probleme der Alkoholproduktion– und ihre Lösung
3.3 Eine Theorie der Fermentation
3.4 Enzyme
3.5 Technische Entwicklungen und Produkte
3.6 Neue Forschungsinstitute
3.7 Impfen – eine kühne, lebensrettende Erfindung
3.8 Zusammenfassung und Fazit
Literatur
4 Die Begründung der Biochemie: Buchner
4.1 Das Schlüsselexperiment Buchners
4.2 Widerspruch und Bestätigung
4.3 Die Etablierung der Biochemie
4.4 Die Glykolyse, eine komplexe biochemische Stoffumwandlung
4.5 Anwendung, neue Produkte und Prozesse
4.5.1 Aceton, Butanol und Glycerin
4.5.2 Organische Säuren, Hefe
4.5.3 Enzyme für Brauerei und Bäckerei
4.5.4 Biologische Abwasserreinigung
4.6 Wissenschaften und Institutionen
4.7 Zusammenfassung
Literatur
5 Penicillin, die Ära der Antibiotika und die Expansion biotechnischer Produktionen
5.1 Flemings Entdeckung
5.2 Floreys, Chains und Heatleys strategischer Blick
5.3 Die Entwicklung in den USA – ein neues Konzept für Wissenschaft und Technik
5.4 Resistenzen – ein Trauma bis heute: neue Antibiotika
5.4.1 Pionierarbeit für die Synthese neuer, gegen resistente Bakterien wirksamer Antibiotika – die enzymatische Penicillinspaltung
5.5 Weitere Pharmazeutika und neue Produkte
5.5.1 Steroide
5.5.2 Weitere bedeutende Fermentationsprodukte
5.5.3 Enzyme
5.5.4 Ein bedeutendes Arbeitsgebiet: Umweltbiotechnologie, biologische Abwasser- und Abluftreinigung
5.5.5 Konzeption und Bau eines Hochleistungs-Anaerob-Fließbettreaktors im Großmaßstab – eine Episode
5.6 Politische Initiativen: Die Dechema-Studie Biotechnologie
5.7 Status der Biotechnologie – eine eigenständige Wissenschaft?
5.8 Zusammenfassung, Fazit
Literatur
6 Pionierentwicklungen in der Gentechnik
6.1 Präambel
6.2 Konzeptionelle Gedankensprünge führen zu Innovationen
6.3 Überraschende Entdeckungen führen zu neuen Forschungsgebieten und -methoden
6.4 Bekannte Methoden, ohne die die Gentechnik nicht möglich gewesen wäre
6.4.1 Röntgenstrukturanalyse und Kristallographie: Einblick in die molekulare Struktur auf der atomaren Ebene
6.4.2 Gelelektrophorese (Chromatographie im elektrischen Feld): Entdeckung von Produkten mutierter Gene
6.4.3 Proteinsequenzierung
6.4.4 Sequenzierung von Nucleinsäuren – Vorspiel: Phagen-, Bakteriengenetik und Biochemie, das Genkonzept
6.5 DNA: Der Transfer und die Selektionierung in lebenden Zellen
6.6 Genklonierung bis 1973: Die Ära der modernen Biotechnologie beginnt auf der Grundlage der molekularen Biologie
6.6.1 Voraussetzungen des Klonierens: Biochemie der Nucleinsäuren und Enzymologie
6.6.2 Die Anwendung bekannter Methoden, oder ein konzeptioneller Sprung: Details
6.7 Genomkartierung, Genomanalyse: Klonierung von Genombibliotheken, Restriktionsmuster (Maps) und Restriktionsfragment-Längenpolymorphismen (RFLPs)
6.7.1 Vorbemerkung: Humangenetik vor der Gensequenzierung
6.7.2 Wichtige Ansätze zur Genomanalyse im DNA-Zeitalter (Genortung auf den Chromosomen und die Ursache familiärer (vererbter) Krankheiten)
6.7.3 DNA-Hybridisierungschips u. a. (sofortige Erkennung von Sequenzvarianten – Polymorphismen)
6.7.4 Der Einfluss des Mega-Sequenzierens auf die Biotechnologie
6.8 Die Expression von Genen anderer Organismen: Transgene Tiere mit rDNA
6.9 Zukünftige Trends
Literatur
7 Die Neue Biotechnologie
7.1 Die Ära der Gründung neuer Biotech-Firmen
7.1.1 Unternehmenspolitik: Übernahmen, Zusammenschlüsse und Kooperationen
7.2 Neue Methoden und Techniken des Bioengineering
7.3 Das Spektrum aktueller Biotechnologischer Produkte und Verfahren
7.3.1 Pharmazeutische Produkte
7.3.2 Die Bereiche Lebensmittel und Industrie
7.3.3 Die Bereiche Pflanzen-Biotechnologie und Landwirtschaft
7.4 Fazit, Schlussfolgerungen
Literatur
8 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
8.1 Bedeutende Entwicklungen in der Biotechnologie und Auswirkungen auf die Gesellschaft
8.1.1 Innovationen, Quellen, Faktoren und Bedingungen
8.2 Wissenschaftliche Entwicklungen und Bedeutung der Wissenschaften für die Biotechnologie
8.3 Die Biotechnologie als neue, eigenständige Wissenschaft
8.4 Rätsel in der Wissenschaft – Faszination der Forschung – Epistemische Dinge
Anhang: Das Phasenmodell wissenschaftlicher Entwicklung
Literatur
Glossar
Stichwortverzeichnis
Stichwortverzeichnis
