PowerPoint-Präsentation - Albert-Schweitzer
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Biotechnologisches Gymnasium BTG Albert-Schweitzer-Schule, Villingen Biotechnologisches Gymnasium BTG Das Fach Biotechnologie Biotechnologie A U C G U C G A G G G A Biotechnologisches Gymnasium Die Biotechnologie zählt zu den Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Biotechnologische Methoden werden in der Medizin, der Lebensmittelindustrie, der Rohstoffgewinnung, der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie im Agrarsektor angewendet. Im Profilfach Biotechnologie werden die Schülerinnen und Schüler mit grundlegenden Prinzipien der Natur und deren Umsetzung in die technische Anwendung vertraut gemacht. Schwerpunkte bilden dabei die Mikrobiologie, Molekularbiologie, Stoffwechselphysiologie, Bioverfahrenstechnik und Medizin. Im Laborpraktikum können die Schülerinnen und Schüler selbständig Experimente durchführen und so die modernen Methoden der Biotechnologie kennen lernen. Was ist Biotechnologie ? Chemie Biochemie Analytik Gentechnik Biotechnologie Verfahrenstechnik Bioverfahrenstechnik Biologie Mikrobiologie Quelle: Fonds der Chemischen Industrie Quelle: Fonds der Chemischen Industrie Quelle: Fonds der Chemischen Industrie Quelle: Fonds der Chemischen Industrie Quelle: Fonds der Chemischen Industrie Biotechnologie Laborpraktikum 1 Biotechnologie Verdau von Lambda-DNA mit den Laborpraktikum anschließende Gelelektrophorese. Analyse von Erbmaterial Unterschiedliche Enzyme produzieren unterschiedliche Fragmentmuster. Enzymen EcoRI und HindIII und M 1 2 3 4 5 6 7 Quelle: www.rscb.org/pdb 1. Ein Enzym schneidet einen DNADoppelstrang 2. Geschnittene (verdaute) DNA 3. Auftrennung der DNA-Fragmente durch Agarose-Gelelektrophorese 2 Proben: Biotechnologie M P1 P2 P3 P4 P5 A/M Laborpraktikum Analyse von Fischproteinen Kaleidoskop-Marker Scholle Thunfisch Heilbutt Lachs unbekannte Testprobe Actin/Myosin-Standard Analyse der Proteine verschiedener Fischarten durch Polyacrylamid-Gelelektrophorese. Im Vergleich zeigen die verschiedenen Fischarten unterschiedliche Proteinmuster. Proteinmasse [ Kilodalton ] 203 135 86,0 M P1 P2 P3 P4 P5 A/M Myosin schwere Kette (210 kD) Actin (42 kD) Tropomyosin (35 kD) 1. Präparation der Muskelproteine 41,5 33,4 19,5 8,0 2. Polyacrylamid-Gelelektrophorese Myosin leichte Kette 1 (21 kD) leichte Kette 2 leichte Kette 3 (19 kD) (16 kD) 3 Biotechnologie Ein Versuch der Sicherheitsstufe 1 Laborpraktikum Gentechnische Veränderung von Bakterien Die Klonierung des Gens für GFP aus der Qualle Aequorea victoria mit pGLO in Escherichia coli K12 HB101. GFP E. coli Bakterien Die Qualle Aequorea victoria Das GFP-Protein Bakterien (Escherichia coli) 3 Einschleusen des Gens für GFP in Bakterien DNA Quelle: Bio-Rad => mRNA => Protein => Merkmal Trait 3 Ergebnis: GFP-produzierende Bakterien, die hellgrün fluoreszieren. Quelle: Bio-Rad 4 Biotechnologie Mikrorganismen wachsen unter geeigneten Kulturbedingungen Laborpraktikum Wachstum von Mikroorganismen in Kultur Hefewürfel 30OC Ernte und Analyse 4 Biotechnologie Mikrorganismen wachsen unter geeigneten Kulturbedingungen Laborpraktikum Wachstum von Mikroorganismen in Kultur Volumen 2 Milliliter Reagenzglas Volumen 2 Liter Bioreaktor („Fermenter“) 4 Die Hefe Saccharomyces cerevisiae Blick durch das Lichtmikroskop Aufbau einer Hefezelle Glykogen Zellwand Vakuole Lipidgranula Nukleolus Zellkern Kernmembran Plasmamembran Mitochondrien Quelle: Wikipedia GNU Kultivierte Hefezellen werden als „Fabriken“ eingesetzt, um gewünschte Stoffe in großer Menge und hoher Qualität zu produzieren. Wachstumskurve von Mikroorganismen in Kultur --a Wachstumsphasen - - - b c d e f lg Zellzahl 4 Zeit a) Anlaufphase (lag-Phase) b) Übergangsphase 1 c) Exponentielle Phase (log-Phase) d) Übergangsphase 2 e) Stationäre Phase f) Absterbephase 4 Der Fermenter – Kontrolliertes Wachstum 500 rpm O2-Sensor pH 4,5 Luft [ O2] NaOH (Alkali) Wachstum [ Ethanol ] [ Glucose ] 30 OC Ermittlung der Zellzahl mit der Zählkammer Fermenterversuch im Laborpraktikum 4 Bestimmung von Alkohol Detektion Abs ID# 365 nm 1 0,6 Fermenterversuch im Laborpraktikum 4 Auswertung Ende
