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SpezialisierungsblockBIOTECHNOLOGIE und BIOANALYTIK
1Univ-Prof. Christoph Herwig (E166-4)
Was ist Biotechnologie?
= eine interdisziplinäre Wissenschaft, die sich mit der Nutzung von Enzymen, Zellen und ganzen Organismen in technischen Anwendungen beschäftigt
Erkenntnisse aus Mikrobiologie, Biochemie (Chemie), Molekularbiologie, Genetik, Bioinformatik und der Verfahrenstechnik (Bioverfahrenstechnik) werden kombiniert
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Geschichte der Biotechnologie
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Milestones:
• Mikrobielle Biotechnologie (Pasteur-Ära) 1865-1940 Mikroorganismen für Gärung
• Klassische Biotechnologie (Antibiotika Ära) 1940-1960
• Konventionelle Biotechnologie 1960-1975 Enzyme, Bioprozesstechnik
Moderne Biotechnologie
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baut auf die kontinuierlichen Fortschritte in Genetik, den – Omics Technologien undBioanalytik, sowie technologischer Weiterentwicklungen (z.B. kontinuierlicheChromatographie)Basis vieler anderer Industriezweige:
BiotechnologieTechnische Nutzung von lebenden
Organismen oder Enzymen zur Herstellung von industriellen
Produkten
BioanalytikAnalyse von Biomolekülen (Proteine,
DNA, RNA, Kohlenhydrate), sowie von Intermediaten des Metabolismus
und deren Verteilungen in biologischen Systemen
SpezialisierungsblockBIOTECHNOLOGIE und BIOANALYTIK
Was bieten wir Ihnen an?
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BiochemieGenetik
(Mikro)Biologie
Bioverfahrenstechnik/Bioprozesstechnik
BioanalytikBioinformatikBiostatistik
= Biotechnologen/-innen mit vertiefter analytischer Ausbildung
Biotechnologie
SpezialisierungsblockBIOTECHNOLOGIE und BIOANALYTIK
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Ein paar Berufsbilder einesBiotechnologen…
Forschungund
Entwicklung
Anlagenbau / Engineering
Qualitäts-kontrolle & -sicherung
Herstellung
SpezialisierungsblockBIOTECHNOLOGIE und BIOANALYTIK
Auswahl ausunterschiedlichenWahlmodulen:
Spezialisierungsblock:
etc… 7
• 6. Kondratieff-Zyklus weist Bio- und Nanotechnologie als Schlüsseltechnologiendes 21. Jahrhunderts aus
Warum sollten Sie zu uns kommen?
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• Österreich als guter Standort im Biotech-Bereich (z.B. Ausbau von BI um > 500 Mio. Euro) – gute Job-Chancen
Gegenwärtige Herausforderungen,die biotechnologisch gelöst werden
können• Medikamente sind zu teuer• Medikamente sind nicht verfügbar
Schnelle und günstige Herstellungvon sicheren Medikamenten
• Erderwärmung• Abfallvermeidung
Nutzung von Kohlendioxid10
• Sie werden viel bei uns lernen – nicht nur knowledge, sondern auch hands-on, z.B. 166.604 LU, Bioprozess Technologie und Bioanalytik, 5 ECTS
Warum sollten Sie zu uns kommen?
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= integrierter biotechnologischer Prozess für rekombinante Proteine im 10 L Maßstab mit begleitender Bioanalytik
Warum sollten Sie zu uns kommen?
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• aber natürlich auch, weil wir coole Forschung machen
Biotech:Institute of Chemical Engineering (E166)
Head: Robert Mach
Safety and Infrastructure Head: Thomas
Hrbek
Notified Testing Laboratory for
Combustion Systems
Head: Hermann Hofbauer
Interuniversity Cooperation
Centre Water and Health
Head: Andreas Fahrnleitner
TU Collection of Industrial
MicroorganismsHead: Irina Druzhinina
Mechanical Process
Engineering and Clean Air
TechnologyHead: Gerd Mauschitz
Thermal Process Engineering and
SimulationHead: Michael
Harasek
Biochemical Engineering
Head: Christoph Herwig
Biochemical Technology
Head: Robert Mach
Chemical Process Engineering and
Energy TechnologyHead: Franz
Winter
Bioressources and Plant SciencesHead: Anton
Friedl
Group Management:Gerd Mauschitz
Group Management:Michael HarasekWalter Wukovits
Group Management:Hermann Hofbauer
Alexander ReichholdFranz Winter
Group Management:Christoph Herwig
Oliver Spadiut
Group Management:Andreas FahrnleitnerAstrid Mach-Aigner
Group Management:Heidrun HalbwirthSrebotnik Ewald
Monitoring and Control Data- Information and
KnowledgeMechanistic ModellingQuality by Design Scale Down & Scale Up
Methods for Efficient Bioprocess Development
Biopharmaceutical &Waste to Value Solutions
Integrated Bioprocess Development
Upstream / Downstream Processing
From Clone Design to Novel Products
Glycoengineering for Easier Downstream Processing
Novel Downstream Solutions
Quantitative & Scalable Bioprocess Development
Biorefinery Solutions Use of Waste for Value
Added Products Biopharmaceuticals Hybrid Processes
166-4 Biochemical Engineering
E166-5 Biochemical Technology
• Molecular Biotechnology• Synthetic Biology and Gene Technology• Microbiology• Environmental Microbiology and Molecular Diagnostics
(also at IFA Tulln and KLPU Krems)
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E166-6 Bio-Resources and Plant Science
• Bioresource Technology• Natural Products• Food Chemistry and Food Technology• Biochemistry of Plants• Phytochemistry
Wood Biotechnology Lignocellulose Biorefinery
Urea/formaldehydeOH
OCH3
HN NH2
O
OHOCH3
N N
O
N
N
O
N
ONNO
Wood+ Wood
Oxidoreductases
Plant biochemistry and molecular biologyRenewable resources and plant derived food
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Warum sollten Sie zu uns kommen?
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• aber natürlich auch, weil wir coole Forschung machen
Bioanalytik:Institute of Chemical Technologies and Analytics (E164)
Head: Günter Allmaier
Services of the Institute
Instrumental and Imaging Analytical
ChemistryHead: Andreas
Limbeck
Environmental Analytics, Process
Analytics and Sensors
Head: Bernhard Lendl
Technical Electrochemistry
Head: Jürgen Fleig
Structural Chemistry
Head: Frank Kubel
Chemical TechnologiesHead: Roland
Haubner
Group Management:Andreas Limbeck
Martina Marchetti-Deschmann
Group Management:Peter Ertl
Anneliese Kasper-GieblBernhard Lendl
Group Management:Herbert DanningerChristian Edtmaier
Golta Khatibi-Damavandi
Group Management:Günter FafilekJürgen Fleig
Alexander Optiz
Group Management:Matthias Weil
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E164-1 Instrumental and ImagingAnalytical Chemistry
• Structure elucidation of biomolecules• Distribution analysis of drug components• Biomedical mass spectrometry• CE-on-a-chip• Microorganism ID by Intact cell MS• Bionanoparticle sizing by nES differential mobility analysis• Vesicle/exosome analytics• Drug/Polymer – Protein Conjugates Analytics• Imaging Mass Spectrometry• Omics Technologies
CE chip
AFM of blood coagulation factor
nES GEMMA
Hepatitis virus with Fab
MALDI TOF/TOF MS
MALDI/ESI/DESIQqTOF MS
Mass Spectrometric Bio- and Polymer Analysis
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Development and application of new analytical instrumentationBioprocess monitoring• In-line sensing of microorganism:
standing ultrasound wavesand fiber optic (MIR or Raman)in-line probes
• Mid-IR laser based trace gas sensorsnew indirect methods for ppb-ppt sensitivities
Fundamental research• Nano-IR imaging:
Combination of AFM and IR laser spectroscopy
• Label free protein folding studiesIR laser spectroscopy
E164-2 – Environmental Analytics, ProcessAnalytics and Sensors
Process Analytics
Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften
Forschungsbereich Bioverfahrenstechnik (C. Herwig)
Forschungsbereich Biotechnologie und Mikrobiologie (R. Mach)
Institut für Chemische Technologien und Analytik
Forschungsdivision Imaging und Instrumentelle Analytische Chemie (G. Allmaier)
Forschungsdivision Umwelt-, Prozessanalytik und Sensoren (B. Lendl)
Ihre AnsprechpartnerBIOTECHNOLOGIE und BIOANALYTIK
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Wir freuen uns auf Sie!!!
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Backup slides
Studienplan ab 2013
III. Biotechnologie und Bioanalytik12 Grundlagen der Biochemie und Gentechnik (9.0 ECTS) Mach
Biochemie II Mach, Seiboth, Stich, Seidl, Kubicek 166.163 VO 6,0Gentechnik und industrielle Genomik Mach 166.156 VO 3,0
13 Grundlagen der Biologie und Mikrobiologie (4.5 ECTS)DruzhininaEinführung in die Grundlagen der Biologie für BiotechDruzhinina 166.201 VO 1,5Mikrobiologie Druzhinina, Farnleitner, Srebotnik 166.159 VO 3,0
14 Biotechnologie und Bioverfahrenstechnik (6.0 ECTS) HerwigBiotechnologie Seiboth, Kubicek, Mach, Halbwirth 166.210 VO 3,0Bioverfahrenstechnik Herwig 166.061 VO 3,0
15 Analytische Biochemie und Bioinformatik (7.5 ECTS) AllmaierAngewandte Bioinformatik Mach, Druzihinina, Farnleitner 166.229 VO 3,0Instrumentelle Analytische Biochemie Allmaier 164.184 VO 4,5
16 Laborübungen (10,0 ECTS) MachBiochemie Mach et al. LU 4,5Molekulare Biotechnologie Seiboth et al. 166.233 LU 3,5Bioverfahrenstechnik Herwig 166.603 LU 2,0
Summe: 37,0
Studienplan ab 2013Empfohlene Wahlmodule
Studienplan ab 2013Empfohlene Wahlmodule
III. Biotechnologie und Bioanalytik40 Mikrobiologie und Bioinformatik (8.0 ECTS) Mach
Bioinformatik Mach, Druzhinina 166.231 LU 4,0Mikrobiologie Druzhinina, Farnleitner, Srebotnik 166.193 LU 4,0
41 Bioprozesstechnik und Bioanalytik (9.0 ECTS) HerwigBioprocess Technology and Bioanalytics Herwig et al. 166.604 LU 5,0Rechenübungen Bioverfahrenstechnik Herwig 166.158 RU 1,0Biostatistik Lohninger 164.236 VU 3,0
42 Biotechnologie (6.0 ECTS) KubicekWeisse Biotechnologie und Biorefineries Seiboth, Srebotnik VO 2,0Biologie und Genetik industrieller Mikroorganismen Druzhinina VO 2,0Synthetische Biologie Mach VO 2,0
43 Bioanalytik (6.0 ECTS) AllmaierBioanalytik Allmaier, Marchetti-Deschmann 164.261 VO 2,0Industrielle Proteomik Allmaier 164.191 VO 2,0Glykomik, Lipidomik und Metabolomik Marchetti-Deschmann 164.195 VO 2,0
44 Bioverfahrenstechnik (6.0 ECTS) HerwigBiosensoren und Bioprozessanalytik Lendl 164.268 VO 3,0Modellierung, Simulation und Steuerung von BioprozHerwig 166.606 VO 1,5Biopharmazeutische Prozesstechnologie Herwig (166.605) VO 1,5
Summe: 35,0
Druzhinina
Bereiche der Biotechnologie
• Integrierte Basiswissenschaften– Biologie (Mikrobiologie)– Biochemie– Genetik/Gentechnologie– Informatik– Verfahrenstechnik
• Anwendungsbereiche– Lebensmittel/Agrikultur
(grüne Biotechnologie)– Medizin
(rote Biotechnologie)– Umwelt
(graue Biotechnologie)– Chemische Industrie
(weiße Biotechnologie)– Marine Resourcen
(blaue Biotechnologie)
Geschichte der Biotechnologie
• Frühe Biotechnologie (vor 1680)– unbewusste Nutzung v.
Mikroorganismen bei der Nahrungsmittelherstellung
– Gärungen – Wein, Bier, Essig, Käse, Sauerteig, Joghurt, etc.
– Empirie, manuelle Bearbeitung [Kessel, Fässer]
• Vorwissenschaftl. Biotechnologie (1680 –1856)– gewerbsmässige
Herstellungsverfahren Boerhaave-Verf.(Essig), Wiener-Verf.(Hefe), Lagerbier, etc.
– Empirie, Manufakturen [Bottiche, tier. Kraft / Wasserkraft]
Geschichte der Biotechnologie
• Mikrobielle Biotechnologie (Pasteur-Ära) 1865 – 1940– Mikroorganismen als Gärungserreger ;
Verfahren ohne absoluten Ausschluss von Fremdkeimen [Fermentation (Butanol, Aceton, Ethanol, Glycerin, Citronensäure)]
• Klassische Biotechnologie (Antibiotika Ära) 1940 - 1960– Steriltechnik und selektionierte Stämme
[Submers-Verfahren (Penicillin), tier. Zellkultur [Virus-Impfstoffe], Biotransformationen [Cortison, Vitamin B12, Ovulationshemmer)]
Geschichte der Biotechnologie
• Konventionelle Biotechnologie 1960 – 1975– Enzyme (Waschmittel), Glutamat,
Polysaccharide (Xanthan), Fructosesirup, Biogas, Industrie-Alkohol
– Bioprozesstechnik (Optimierung, Reaktor-Form, Immobilisierung, Steuerung, etc)
• Moderne Biotechnologie (Gentechnik)– Konstruktive Optimierung von Zellen
Hybridoma-Technik; Genrekombinationen (Insulin), etc.
– tierische und pflanzliche Zellkultur– Reinraumtechnik (Sicherheit);
Automatisierung (Computer) -Überwachung, Umweltrelevanz
Was WissenschaftlerInnen in Österreich verdienen? Durchschnittliche Jahresbruttogehälter (BRH)
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10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
Bio/Med Phy/IngW SonsWiss WissLehr
FrauenMänner
Bio/Med Biowissenschaftler (Bio-engineering, Biotechnologen und Bio/Pharma-Analytiker, ...) und MedizinPhy/IngW Physiker und Ingenieur-wissenschaftlerSonsWiss Sonstige WissenschaftlerWissLehr Wissenschaftliche Lehr-kräfte
166.231 VO Biochemie II
Inhalt:• Dynamik des Genoms: Replikation,
Rekombination, Transkription, Translation, Proteinbiosynthese, Sekretionsweg
• Genregulation• Proteinchemie: Proteindomänen,
Proteintypen, Beispiele von Struktur-Wirkungsprinzipien, Hüllproteine, Rezeptoren, Antikörper, Evolution von Proteinen
• Enzymologie und Kinetik: • Transportprozesse • Intermediärer Aufbau- und
Energiestoffwechsel (Kohlenhydrate, Aminosäuren, Nukleotide, Lipide)
• Sekundärstoffwechsel
166.604 LUBioprozess Technologie und Bioanalytik
5 ECTS• Integrierter biotechnologischer Prozess für
rekombinante Proteine im 10 L Maßstab mit begleitender Bioanalytik