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Biotechnologie – Zell-, Enzym- und Mikroorganismentechnik

BiologieBiotechnologieAlter 15–16

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Drei Themen der Biotechnologie in einer Simulation, auswählbar über den Parameter Thema. Zelltechnik: pflanzliche Gewebekultur, bei der das Auxin/Cytokinin-Verhältnis im Nährmedium bestimmt, ob das Explantat Kallus, Sprosse oder Wurzeln bildet, mit Zählung der über aufeinanderfolgende Zyklen vermehrten Pflänzchen. Enzymtechnik: ein Reaktor mit immobilisiertem Enzym, dessen Reaktionsgeschwindigkeit der Michaelis-Menten-Gleichung folgt und von Temperatur und pH-Wert abhängt. Mikroorganismen in der Abwasserreinigung: ein belüftetes Becken, in dem die Bakteriendichte steigt und der BSB des Abwassers mit der Zeit sinkt.

Lektion: Zelltechnik und ihre Erfolge; Enzymtechnik und Anwendungen; Mikroorganismen in der Beseitigung von Umweltverschmutzung

Was sie zeigt

Drei Modelle angewandter Biotechnologie teilen sich einen Bildschirm. In der pflanzlichen Gewebekultur regenerieren totipotente Zellen eine ganze Pflanze, und das Auxin/Cytokinin-Verhältnis entscheidet, ob das Explantat Wurzeln, Sprosse oder undifferenzierten Kallus bildet; jede Subkultur verfünffacht die Zahl der Jungpflanzen. Der Enzymreaktor folgt der Michaelis-Menten-Kinetik, v = Vmax[S]/(Km + [S]), die abnimmt, wenn Temperatur oder pH-Wert vom Optimum abweichen, und erlischt, wenn das Enzym denaturiert. In der Belebtschlammreinigung oxidieren aerobe Bakterien organische Stoffe, sodass der BSB₅ exponentiell sinkt, mit einer von der Belüftung abhängigen Rate.

So funktioniert es

Wechseln Sie das Thema über die drei Reiter. Ziehen Sie unter Zelltechnik über das Kulturgefäß, um das Hormonverhältnis zu ändern, suchen Sie die Bereiche für Wurzeln, Sprosse und Kallus und zählen Sie mit Nächster Subkulturzyklus die Jungpflanzen. Ziehen Sie unter Enzymtechnik, um die Temperatur zu ändern, kehren Sie mit Auf 37 °C, pH 7 zum Optimum zurück und vergleichen Sie verschiedene Substratkonzentrationen. Ändern Sie unter Mikrob. Reinigung die Belüftung oder klicken Sie auf Max. Belüftung, und lesen Sie ab, wann der BSB₅ 30 mg/L erreicht.

Einstellbare Parameter

  • Aktuelles Thema 1. Pflanzliche Zelltechnik, 2. Enzymtechnik, 3. Mikrobielle Abwasserreinigung
  • Auxin/Cytokinin-Verhältnis im Nährmedium 0,1–10
  • Temperatur des Enzymreaktors 5–80 °C
  • pH-Wert der Enzymlösung 3–11
  • Substratkonzentration 0–20 mM
  • Belüftungsgrad des Abwasserbeckens 0–100 %

Fragen zum Erkunden

  1. In welche Richtung muss das Auxin/Cytokinin-Verhältnis verändert werden, damit das Explantat Wurzeln statt Sprosse bildet?
  2. Warum erreicht die Reaktionsgeschwindigkeit ein Plateau, obwohl die Substratkonzentration weiter steigt?
  3. Warum dauert es bei schwächerer Belüftung länger, bis das Abwasser den Einleitgrenzwert für den BSB₅ erreicht?

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