Biotechnologie als interdisziplinäre Herausforderung:
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg ; Berlin
Spektrum, Akad. Verl.
2001
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XV, 384 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3827408938 |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Biotechnologie als interdisziplinäre Herausforderung
Autor: Heiden, Stefanie
Jahr: 2001
Inhaltsverzeichnis
Vorwort.............................................................................................................................XIII
1 Biotechnologie - Schlussel zur Realisierung des Leitbilds einer
zukunftsfahigen Entwicklung......................................................................................1
1.1 Sustainable Development - Ein Leitbild.....................................................................1
1.1.1 Entwicklung eines Leitbilds..........................................................................1
1.1.2 Grundlegende Regeln einer nachhaltigen zukunftsvertraglichen
Entwicklung (Enquete-Kommission 1994)...................................................3
1.2 Aktuelle Situation........................................................................................................4
1.2.1 Anthropogen erzeugte Umweltveranderungen.............................................5
1.2.2 Uberbeanspruchung der Senkenkapazitat.....................................................5
1.2.3 Weltweite Zerstorung - Eine vorliiufige Bilanz............................................5
1.3 Bediirfnisse und Konsum............................................................................................5
1.4 Innovation....................................................................................................................7
1.5 Biotechnologie............................................................................................................. 8
1.5.1 Definitionen...................................................................................................8
1.5.2 Von der Empirie zur modernen Naturwissenschaft -
Ein geschichtlicher AbriB..............................................................................9
1.5.3 Moderne Biotechnologie und Umweltschutz..............................................13
1.6 Integrierte Implementierung biotechnologischer Verfahren/Produkte im
ProduktionsprozeB - 4 Beispiele...............................................................................15
1.6.1 Herstellung von 7-Aminocephalosporansaure (7-ACS).............................16
1.6.2 Enzymatische Deacylierung von Penicillin G zur Herstellung von
6-Aminopenicillansaure (6-APS)................................................................19
1.6.3 Biotechnologisches Verfahren zur L-Carnitin-Herstellung........................20
1.6.4 Ressourcenschonende Optimierung der Gewinnung von Aminosiiuren
durch Einsatz von Biosensoren...................................................................21
1.7 Fazit...........................................................................................................................24
1.8 Literatur.....................................................................................................................24
2 Integrierter Umweltschutz, internationale VVettbewerbsfahigkeit und
Standortqualitat.........................................................................................................26
2.1 Biotechnologie...........................................................................................................26
2.1.1 Biotechnologie als Wissenschaftsdisziplin.................................................26
2.1.2 Biotechnologie als Querschnittsdisziplin - Durchdringung anderer
Branchen......................................................................................................26
2.2 Biotechnologie, Nachhaltigkeit, integrierter Umweltschutz.....................................28
2.2.1 Nachhaltigkeit und der Paradigmenwechsel zum integrierten
Umweltschutz..............................................................................................28
2.2.2 Die Rolle der Biotechnologie bei der Entwicklung
nachhaltiger Technologien..........................................................................29
2.3 Die globale Herausforderung Umweltschutz und die Wirkung auf den
unternehmerischen Wettbewerb................................................................................29
VI Inhaltsverzeichnis
2.3.1 Globale Herausforderung Umwelt..............................................................29
2.3.2 Relative Wettbewerbsvorteile.....................................................................30
2.3.3 Relative Wettbewerbsvorteile und Umweltschutz durch integrierte
Biotechnologien..........................................................................................31
2.4 Standortqualitat.........................................................................................................32
2.4.1 Wettbewerb und Standortsicherung............................................................32
2.4.2 RUckkopplung industrieller Aktivitaten auf die Standortqualitat...............34
2.4.3 Empfehlungen an Politik, Wissenschaft und Wirtschaft............................35
2.5 Ausblick....................................................................................................................37
2.6 Zusammenfassung.....................................................................................................37
2.7 Literatur.....................................................................................................................38
3 Die biotechnische Industrie in Deutschland - ein Uberblick.................................39
3.1 Definition..................................................................................................................39
3.2 Die Entstehung der Biotechnologie-Branche............................................................40
3.2.1 USA und Europa.........................................................................................40
3.2.1 Deutschland.................................................................................................42
3.3 Aktueller Stand der kommerziellen Biotechnologie in Deutschland........................46
3.4 Beschaftigungspotentiale der kommerziellen Biotechnologie in Deutschland........48
3.5 Auf dem Weg zur biopharmazeutischen Industrie?..................................................49
3.6 Arbeitsfelder..............................................................................................................51
3.6.1 Medizin und Pharma...................................................................................51
3.6.2 Agro-Biotechnologie / Novel Food............................................................52
3.6.3 Neue und nachwachsende Rohstoffe..........................................................53
.. 3.6.3 Dienstleistung und Apparatebau.................................................................53
3.6.5 Produktion und Umwelt..............................................................................54
3.6.6 Beispielhafte weitere Anwendungen..........................................................55
3.7 Die gesellschaftliche Diskussion um die Biotechnologie.........................................55
3.8 Ausblick....................................................................................................................57
3.9 Literatur.....................................................................................................................58
4 Arbeits- und industriepolitische Entwicklungsperspektiven der
Biotechnologie - Unternehmen und Beschaftigung................................................59
4.1 Einleitung..................................................................................................................59
4.2 Miirkte und Unternehmen.........................................................................................59
4.3 Produkte....................................................................................................................61
4.4 Beschaftigung............................................................................................................63
4.5 Ausblick und SchluBfolgerungen..............................................................................68
4.6 Zusammenfassung.....................................................................................................71
4.7 Literatur.....................................................................................................................71
5 Innovation und Patentierung biotechnologischer Erfindungen............................73
5.1 Vorbemerkungen..............................................................................................................................................................................73
5.2 Grundsatzliches zum Patentwesen............................................................................73
Inhaltsverzeichnis VII
5.2.1 Wozu dienen Patente?.................................................................................74
5.2.2 Das Patent als AusschlieGungsrecht............................................................74
5.2.3 Patente sind keine staatliche Zulassung......................................................74
5.2.4 Veroffentlichung statt Geheimhaltung........................................................75
5.2.5 Bindung an die Rechtsordnung...................................................................76
5.3 Besonderheiten der Patentierung biotechnologischer Erfindungen..........................78
5.3.1 Patente fur alle Gebiete der Technik...........................................................78
5.3.2 „Patent auf Leben - ein irrefiihrendes Schlagwort.....................................78
5.3.3 Grenzen der Patenterteilung im Zusammenhang mit Lebewesen...............79
5.3.4 Was erlaubt das Patent EP 0695351?..........................................................80
5.4 Ergebnis.....................................................................................................................81
6 Gefangen in Sachzwangen? Zur ethischen Dimension der Gestaltbarkeit der
Biotechnologie.............................................................................................................83
6.1 Gentechnik als synthetische Biologie - ein Paradigma
technologisierter Forschung......................................................................................84
6.2 Technisches Handeln: Eine Frage des Gelingens, nicht allein der
Herrschaft iiber die Natur..........................................................................................85
6.3 Gestaltung wissenschaftlich-technischer Innovation................................................89
6.4 Verantwortbarkeit als Leitbild fiir die Gestaltung der Biotechnologie.....................92
6.5 Zusammenfassung.....................................................................................................95
6.6 Literatur.....................................................................................................................95
7 Innovationsmanagement in kleinen und mittleren Unternehmen.........................97
7.1 Begriff und Charakterisierung...................................................................................97
7.2 Der InnovationsprozeB..............................................................................................97
7.2.1 Begriff und Arten der Innovation................................................................97
7.2.2 Phasen des technischen Fortschritts............................................................98
7.2.3 Innovationsmanagement - eine Begriffsabgrenzung..................................99
7.3 Innovationsmanagement in kleinen und mittleren Unternehmen...........................100
7.3.1 Notwendigkeil des Innovationsmanagements...........................................100
7.3.2 Innovationsorientierte Analyse des Unternehrnensumfelds......................101
7.3.3 Innovationsorientierte Analyse der internen Unternehmenssituation.......102
7.4 Innovationskultur.....................................................................................................107
7.4.1 Die Rolle des Unternehmers.....................................................................108
7.4.2 Die Schaffung eines innovativen Umfelds................................................109
7.4.3 Die Schaffung einer Lernenden Organisation...........................................111
7.5 Innovationsziele und -strategien..............................................................................112
7.5.1 Die Bildung von Innovationszielen...........................................................112
7.5.2 Ansatze zur Ableitung von Innovationsstrategien....................................113
7.5.3 Wachstumsstrategien als MaGstab der Innovativitat.................................115
7.6 Fazit.........................................................................................................................117
7.7 Literatur...................................................................................................................118
VIII Inhaltsverzeichnis
8 Kommunikation und Innovation - Erfahrungen aus
der unternehmerischen Praxis................................................................................119
8.1 Einleitung................................................................................................................119
8.2 Sartorius - Grundlegender Wandel der Innovationsprozesse.................................120
8.3 Innovationen fur den Markt....................................................................................121
8.3.1 Durchgangige und konsequente Kundenorientierung...............................121
8.3.2 Target-orientierte Unternehmensfiihrung (Target-Costing).....................121
8.3.3 Vernetzung von Unternehmensbereichen.................................................122
8.4 Wissens- und Kompetenzmanagement als Rahmenbedingungen...........................123
8.4.1 Humanressourcen......................................................................................123
8.4.2 Information und Kommunikation.............................................................124
8.4.3 Unternehmenskultur..................................................................................124
8.5 Unternehmensubergreifende Kooperationen..........................................................125
8.6 Zusammenfassung...................................................................................................126
8.7 Literatur...................................................................................................................126
9 Monsanto als Pionier der „griinen Gentechnik — Lernpunkte aus einer
gescheiterten Strategie.............................................................................................128
9.1 Am Beginn der Gentechnik: Das Ende des Bannertragers.....................................128
9.2 Monsantos Gentechnik-Strategie............................................................................129
9.3 Monsantos „Frankenfood : Der Kampf um Europa................................................130
9.4 Woran scheiterte Monsanto? Eine Interpretation....................................................132
10 Biotechnologie als interdisziplinares Studienfach - Volkswirte, Chemiker
und Medienwissenschaftler entdecken Genieinsamkeiten...................................135
10.1 Einleitung................................................................................................................135
10.2 Das Fach..................................................................................................................136
10.2.1 Allgemeine Lernziele................................................................................137
10.2.2 Fachwissenschaftliche Lernziele aus der Sicht der Okonomik................139
10.2.3 Fachwissenschaftliche Lernziele aus der Sicht der
Kommunikationsforschung.......................................................................140
10.2.4 Fachwissenschaftliche Lernziele aus der Sicht der Chemie.....................141
10.2.5 Ablauf.......................................................................................................142
10.2.6 Fazit des ersten Studienjahrs.....................................................................143
10.3 Gentechnik und Kommunikation............................................................................143
10.3.1 Thematisierungsfunktion der Medien.......................................................144
10.3.2 Funktionsweisen und Kritik des Wissenschaftsjournalismus...................144
10.3.3 Offentliche Meinung und Mediendiskurse iiber Gentechnologie.............146
10.3.4 Die aktuelle Gentechnikberichterstattung.................................................148
10.4 Fazit..........................................................................................................................................................................................j 53
10.5 Literatur..............................................................................................................................................................................................153
Inhaltsverzeichnis IX
11 Umweltkostenmanagement - Ansatze und Instrumentarium.............................155
11.1 Eine notige begriffliche Vorbemerkung..................................................................155
11.2 Zwei aktuelle Erscheinungsformen des Umweltkostenmanagements....................156
11.2.1 Kostensparende Umweltprojekte im Rahmen konventioneller
Investitions- und Amortisationsrechnungen.............................................156
11.2.2 Umweltmanagement mit kostenorientierten Umweltkennzahlen.............158
11.3 Umweltkostenrechnung im Controlling-Rang als Grundlage des
Umweltkostenmanagements....................................................................................158
11.3.1 Versuch eines Uberblicks und einer Systematisierung.............................158
11.3.2 Konventionell-betriebswirtschaftliche Rechnungsansatze........................161
11.3.3 ProzeBorientierte Rechnungsansatze.........................................................163
11.3.4 Okologieorientierte Rechnungsansatze im Bereich externer Kosten........164
11.4 Drei aktuelle Konzeptionsfortschritte.....................................................................166
11.4.1 FluGkostenmanagement als (schon recht praktikable)
Handreichung an die Unternehmen (Fichter et al. 1999)..........................166
11.4.2 „UmweltIeistung und „Nachhaltigkeit als notwendige
OrientierungsgroBen (Stahlmann 2000)....................................................166
11.4.3 Umweltorientiertes Kostenmanagement mittels Ziel- und
ProzeBkostenrechnung - Target Costing (Herbst 2001)...........................168
11.5 SchluBbemerkung und Ausblick.............................................................................170
11.6 Literatur...................................................................................................................172
12 Die Beriicksichtigung externer Kosten im Umweltkostenmanagement..............174
12.1 Umweltkostenmanagement und Nachhaltige Entwicklung....................................174
12.2 Die Beriicksichtigung externer Kosten im Umweltkostenmanagement.................175
12.2.1 Interne versus externe Kosten...................................................................175
12.2.2 Instrumente zur Einbeziehung externer Kosten in das
Umweltkostenmanagement.......................................................................177
12.3 Bewertung der Beriicksichtigung externer Kosten im
Umweltkostenmanagement.....................................................................................187
12.3.1 Motive fur den Einbezug externer Kosten................................................187
12.3.2 Probleme des Einbezugs externer Kosten.................................................189
12.4 Literatur...................................................................................................................189
13 Okoeffiziente Prozesse - Beispiele aus der chemischen Industrie.......................191
13.1 Einleitung................................................................................................................191
13.2 Methoden zur Bestimmung der Okoeffizienz.........................................................192
13.2.1 Okobilanz - Investitionsrechnung - Okoeffizienz....................................192
13.2.1 Beurteilung der Okoeffizienz in friihen Entwicklungsphasen..................196
13.3 Falibeispiele.............................................................................................................199
13.1.1 4-(2-Methoxyethyl)phenol........................................................................199
13.1.2 Stearyl-3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl)propanoat..........................201
13.1.3 7-Aminocephalosporansaure.....................................................................201
13.1.4 DMP..........................................................................................................203
13.3.5 Reaktoroptimierung bei der Etinol-Herstellung........................................205
X Inhaltsverzeichnis
13.3.6 Zitronensaure............................................................................................205
13.4 Zusammenfassung...................................................................................................207
13.5 Literaturverzeichnis.................................................................................................208
14 Gentechnik und Medizin - Rekombinante Hepatitis B Impfstoffe.....................209
14.1 Einleitung................................................................................................................209
14.2 Das Hepatitis B Virus und die durch das Virus verursachte Krankheit..................210
14.3 Herstellung rekombinanter Hepatitis B Impfstoffe.................................................212
14.3.1 Mikrobielle Expressionssysteme - Ein kurzer Vergleich.........................213
: 14.3.2 Die methylotrophe Hefe Hansemila polymorpha als
Expressionssystem....................................................................................214
14.3.3 Konstruktion eines Hansemila polymorpha-Stamms fur die
Produktion von Hepatitis B Impfstoffen...................................................215
14.3.4 Ein Produktionsproze/3 fur Hepatitis B Impfstoffe...................................217
14.4 Die Zukunft der Entwicklung von Hepatitis B Impfstoffen...................................219
„ . 14.4.1 Limitierungen der Impfung.......................................................................219
14.4.2 Alternative Impfstrategien........................................................................220
14.5 Ausblick..................................................................................................................222
14.6 Literatur...................................................................................................................222
15 Biotechnologie in der Tierzucht - neue Moglichkeiten zur
Verbesserung von Tiergesundheit und Produktqualitiit......................................225
15.1 Entwicklung und Ziele der Tierzucht......................................................................225
15.2 Ansatze zur Genomanalyse.....................................................................................225
15.2.1 Mono- oder oligogene Merkmale.............................................................228
15.2.2 Polygene Merkmale..................................................................................228
15.2.3 Vergleichende Genomanalyse..................................................................230
15.3 Biotechnologie der Fortpflanzung..........................................................................231
15.3.1 Klassische Biotechniken der Fortpflanzung.............................................233
15.3.2 In-vitro-Produktion von Rinderembryonen..............................................234
15.3.3 Kerntransfer..............................................................................................235
15.4 Gentransfer bei Nutztieren......................................................................................239
15.5 Zusammenfassung...................................................................................................242
15.6 Literatur...................................................................................................................242
16 Biotechnologie in der Pflanzenproduktion............................................................244
16.1 Einleitung................................................................................................................244
16.2 Welternahrung und Umwelt....................................................................................244
16.3 Ziichtungsverfahren im Vergleich...........................................................................246
16.4 Anwendungen und Ziele der Gentechnik................................................................247
16.4.1 Resistenz gegen FraGschadlinge...............................................................247
16.4.2 Resistenz gegen Krankheitserreger...........................................................247
16.4.3 Toleranz gegen Herbizjde.........................................................................248
16.4.4 Kulturpflanzen fur ungiinstige Standorte..................................................249
Inhaltsverzeichnis XI
16.4.5 Nahrurigsmittel mit besserer Qualitat........................................................250
16.4.6 Nachwachsende Rohstoffe........................................................................250
16.4.7 Hybridztichtung.........................................................................................251
16.5 Denkbare Risiken durch den Anbau gentechnisch veranderter Pflanzen...............252
16.5.1 Auswilderung und Auskreuzung...............................................................252
16.5.2 Horizontaler Gentransfer...........................................................................253
16.5.3 Bildung neuer Viren..................................................................................253
16.5.4 Auswirkungen auf Nichtzielorganismen...................................................253
16.5.5 Resistenz gegen Bt-Toxine.......................................................................254
16.6 Rechtliche Sicherheitsvorkehrungen.......................................................................255
16.6.1 Gentechnikgesetz......................................................................................255
16.6.2 Novel-Food-Verordnung der EU..............................................................256
16.7 Freilandversuche und kommerzielle Nutzung.........................................................257
16.8 Wissenschaft und Offentlichkeit.............................................................................257
16.9 Literatur...................................................................................................................258
17 Biotechnologie in der Lebensmittelwirtschaft.......................................................261
17.1 Einleitung................................................................................................................261
17.2 Rohstoff-Urproduktion............................................................................................262
17.3 Agrarische Nutzflachen...........................................................................................263
17.3.1 Bodenkontamination.................................................................................263
17.3.2 Salzhaltige Boden......................................................................................264
17.4 Ertragssteigerung.....................................................................................................264
17.5 Verbesserte Haltbarkeit...........................................................................................264
17.6 Lebensmittelherstellung und Zutaten......................................................................265
17.6.1 Enzyme......................................................................................................265
17.7 Lebensmittelqualitat................................................................................................266
17.8 Lebensmittelsicherheit.............................................................................................268
17.8.1 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA).....................................268
17.8.2 Polymerase Chain Reaction (PCR)...........................................................269
17.8.3 Biolumineszenz.........................................................................................269
17.8.4 DNA-Fingerabdriicke (Fingerprinting).....................................................270
17.9 Anti-Nahrstoffe (Anti-Nutrients)............................................................................270
17.10 Die Zukunft der Lebensmittelherstellung................................................................271
17.10.1 Lebensmittel mit einem Plus.....................................................................272
17.11 Verbraucheraspekte.................................................................................................275
17.12 Perspektiven............................................................................................................276
17.13 Zusammenfassung...................................................................................................278
17.14 Literatur...................................................................................................................278
18 Biosensoren...............................................................................................................280
18.1 Einleitung................................................................................................................280
18.2 Biosensoren - eine Definition.................................................................................281
18.3 Immobilisierung der biologischen Komponente.....................................................282
18.4 Sensoren und Sensorsysteme...................................................................................284
18.5 Biosensoren in der Biotechnologie..........................................................................286
XII Inhaltsverzeichnis
18.6 Einsatz eines Biosensorsystems zur Uberwachung und Optimierung eines
biotechnologischeri Prozesses................................................................................288
18.7 Zusammenfassung...................................................................................................291
18.8 Literatur...................................................................................................................292
19 Extremozyme - Biokatalyse unter extremen Bedingungen.................................294
19.1 Einleitung................................................................................................................294
19.2 Extremophile Mikroorganismen.............................................................................295
19.2.1 Mikrobielles Leben am Gefrierpunkt des Wassers...................................295
19.2.2 Mikrobielles Leben am Siedepunkt des Wassers.....................................296
19.2.3 Mikrobielles Leben bei extremen pH-Werten..........................................298
19.2.4 Halophile Mikroorganismen.....................................................................300
19.3 Kultivierung extremophiler Mikroorganismen.......................................................301
19.4 Extremozyme - Biokatalyse unter extremen Bedingungen....................................302
19.4.1 Stiirkeprozessierende Enzyme..................................................................302
19.4.2 Cellulose-hydrolysierende Enzyme..........................................................306
19.4.3 Xylan-abbauende Enzyme........................................................................309
19.4.4 Chitinasen.................................................................................................310
19.4.5 Proteolytische Enzyme..............................................................................311
19.5 Weitere thermoaktive Enzyme mit biotechnologischem Potential.........................313
19.5.1 Glucose-Isomerasen..................................................................................313
19.5.2 Alkohol-Dehydrogenasen.........................................................................314
19.5.3 Esterasen...................................................................................................314
19.5.4 DNA-Polymerasen....................................................................................315
19.6 Ausblick..................................................................................................................317
19.7 Literatur...................................................................................................................317
20 Forderschwerpunkt Integrierte Biotechnologie -
Ein vorlaufiges Resiimee.........................................................................................323
20.1 Einleitung................................................................................................................323
20.2 Innovation mit Anspruch - Die Forderphilosophie der DBU.................................323
20.3 Integrierte Biotechnologie - Ein Schwerpunkt der DBU........................................324
20.3.1 Verbund „Sensorik in der Biotechnologie ...............................................359
20.3.2 Verbund „Industrielle Nutzung von Biokatalysatoren ............................364
20.4 Fazit............................................................................................................................
20.5 Literatur....................................................................................................................................................................................................369
Verzeichnis der Autoren und Herausgeber........................................................................371
Index............................................................................................................................................274
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