Angewandte und Industrielle Mikrobiologie
Die angewandte und industrielle Mikrobiologie nutzt die Stoffwechselfähigkeiten von Mikroorganismen zur Herstellung von Lebensmitteln, Medikamenten, Chemikalien und Kraftstoffen sowie zur Abwasserbehandlung, wodurch die mikrobielle Physiologie in praktische Technologie umgewandelt wird.
Definition
Die angewandte und industrielle Mikrobiologie ist der Zweig der Mikrobiologie, der sich mit der praktischen Nutzung und Kontrolle von Mikroorganismen bei der Herstellung von Gütern, der Erbringung von Dienstleistungen und dem Umweltmanagement befasst.
Scope
Dieser Bereich umfasst die industrielle Fermentation und Bioprozesstechnik für die großtechnische Kultivierung von Mikroben und die Produktion nützlicher Verbindungen; die Entdeckung und Wirkungsweise von Antibiotika und anderen antimikrobiellen Mitteln; die Lebensmittelmikrobiologie und die Kontrolle von Mikroben in Lebensmitteln und der Umwelt; sowie die mikrobielle Biotechnologie, einschließlich der rekombinanten Produktion und Bioremediation. Sie verbindet die Grundlagen der Mikrobiologie mit ihren Anwendungen in Industrie, Medizin, Landwirtschaft und Umweltmanagement.
Sub-topics
Core questions
- Wie werden Mikroben im industriellen Maßstab kultiviert und genutzt?
- Wie wirken antimikrobielle Mittel, und wie widerstehen Mikroben ihnen?
- Wie werden Mikroben kontrolliert, um die Lebensmittel- und Umweltsicherheit zu gewährleisten?
- Wie konstruiert die Biotechnologie Mikroben für nützliche Produkte?
Key theories
- Mikrobielle Produktion durch Fermentation
- Die kontrollierte großtechnische Kultivierung ausgewählter Mikroben wandelt kostengünstige Substrate in wertvolle Produkte wie Antibiotika, Enzyme und Metaboliten um, ein Prinzip, das einem Großteil der industriellen Mikrobiologie zugrunde liegt.
Mechanisms
Industrielle Prozesse kultivieren Mikroben in kontrollierten Bioreaktoren, die die Bedingungen für die Bildung eines gewünschten Produkts optimieren, welches ein primärer oder sekundärer Metabolit, ein Protein oder Biomasse sein kann. Antimikrobielle Mittel wirken, indem sie essentielle mikrobielle Strukturen oder Prozesse angreifen, während Resistenzen durch genetische Veränderungen und Transfer entstehen. Die mikrobielle Kontrolle in Lebensmitteln und der Umwelt beruht auf dem Verständnis der Wachstumsanforderungen, und die Biotechnologie wendet Gentechnik an, um die mikrobiellen Fähigkeiten zu erweitern.
Clinical relevance
Mikrobielle Prozesse produzieren Antibiotika, Impfstoffe, Enzyme sowie viele Chemikalien und Kraftstoffe, untermauern die Produktion und Konservierung von Lebensmitteln und bieten Werkzeuge zur Abwasserbehandlung und Sanierung von Umweltverschmutzung, wodurch die angewandte Mikrobiologie integraler Bestandteil von Medizin, Industrie, Landwirtschaft und Umweltschutz wird.
History
Die angewandte Mikrobiologie entwickelte sich aus Pasteurs Arbeiten zur Fermentation und zum Verderb im 19. Jahrhundert zu einer wichtigen Industrie im 20. Jahrhundert, gekennzeichnet durch Flemings Entdeckung des Penicillins, Waksmans systematische Suche nach Antibiotika aus Bodenmikroben und den Aufstieg der rekombinanten DNA-Technologie, die die moderne mikrobielle Biotechnologie eröffnete.
Key figures
- Louis Pasteur
- Alexander Fleming
- Selman Waksman
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Frequently asked questions
- Welche Arten von Produkten werden mithilfe von Mikroorganismen hergestellt?
- Mikroben werden zur Herstellung von Antibiotika, Enzymen, organischen Säuren, Aminosäuren, Vitaminen, Biokraftstoffen und vielen fermentierten Lebensmitteln und Getränken sowie rekombinanten Proteinen wie Insulin verwendet. Sie erbringen auch Dienstleistungen wie die Abwasserbehandlung und Bioremediation.
- Wie unterscheidet sich die industrielle Mikrobiologie von der Grundlagenmikrobiologie?
- Die Grundlagenmikrobiologie versucht zu verstehen, wie Mikroben funktionieren, während die industrielle und angewandte Mikrobiologie dieses Verständnis nutzt, um Mikroben für praktische Zwecke, wie die Herstellung von Produkten, die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit und das Umweltmanagement, zu nutzen oder zu kontrollieren.