Mikroben oder mikroskopische Organismen werden häufig in großtechnischen Prozessen verwendet. Sie sind entscheidend für die Produktion einer Vielzahl von Metaboliten wie Ethanol, Butanol, Milchsäure und Riboflavin sowie die Umwandlung von Chemikalien, die zur Verringerung der Umweltverschmutzung beitragen. Mikroben können beispielsweise verwendet werden, um Biodünger herzustellen oder Metallschadstoffe zu reduzieren. Mikroben können auch verwendet werden, um bestimmte nicht-mikrobielle Produkte herzustellen, wie zum Beispiel das Diabetes-Medikament Insulin.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Mikroben sind mikroskopisch kleine Organismen. Sie werden in vielen großtechnischen Prozessen eingesetzt. Sie produzieren Chemikalien wie Ethanol, das als Kraftstoff, Lösungsmittel und für viele andere Zwecke verwendet wird, sowie Glycerin, ein häufiger Metabolit in Lebensmitteln und Medizin, und eine Reihe anderer Chemikalien.
Mikroben werden auch in einem Prozess namens Bioleaching verwendet, bei dem Bakterien Metalle wie Eisen und Mangan aus Boden und Abwasser herauslösen. Biolaugung kann die Sedimentstruktur verändern sowie das Potenzial schaffen, den Wasserfluss in Grundwasserleitern zu kontrollieren und Biomaterialien von kommerziellem Wert zu produzieren.
Mikroben, insbesondere Pilze, sind als Biodünger nützlich, indem sie den Pflanzen Nährstoffe besser zur Verfügung stellen und das Pflanzenwachstum und den Ertrag steigern. Mikroben sind auch in der Medizin nützlich. Die rekombinante DNA-Technologie verändert Bakterien, um Medikamente wie synthetisches Insulin für Diabetiker herzustellen.
Produktion von Metaboliten
Das von Mikroben produzierte Ethanol wird häufig als Lösungsmittel, Extraktionsmittel und Frostschutzmittel verwendet. Darüber hinaus bildet es die Basis für viele Farbstoffe, Schmiermittel, Waschmittel, Pestizide, Harze, Sprengstoffe, Weichmacher und synthetische Fasern. N-Butanol, ebenfalls von Mikroben produziert, ist nützlich bei der Herstellung von Weichmachern, Bremsflüssigkeiten, Extraktionsmitteln und Benzinadditiven. Glycerin ist sowohl in der Medizin als auch in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet, während Mannit in der Forschung und Butanol sowohl als Lösungsmittel als auch in Sprengstoffen verwendet wird.
Metallauslaugung und -schutz
Viele Bakterien gedeihen, indem sie Fe (III), Eisen(III) zu Fe (II), Eisen(II) und Mn (VI) zu Mn (II) reduzieren. Somit können diese Arten von Mikroben verwendet werden, um Fe(III)- und Mn(VI)-Metalle aus einigen Böden und Sedimenten herauszulösen, um eine Reihe von Materialien wie Magnetit, Siderit und Rhodochrosit zu bilden. Dieser Prozess, der als Biolaugung bezeichnet wird, kann die Sedimentstruktur verändern sowie die Potenzial zur Kontrolle des Wasserflusses in Grundwasserleitern und zur Herstellung von Biomaterialien von kommerziellem Wert, wie z Magnetit.
Mikrobielle Biodünger
Biodünger bestehen aus lebenden Mikroorganismen, die dem Boden zugesetzt werden, um das Pflanzenwachstum zu steigern, indem sie Pflanzen mit erhöhten Nährstoffmengen versorgen. Häufig verwendete Biodünger umfassen Phosphat-Solubilisatoren, die Phosphate für Pflanzen verfügbar machen, was zu verbessertem Wachstum und Ernteertrag führt. Mykorrhizen, Pilze, die mit Pflanzenwurzeln assoziiert sind, sind oft entscheidend für eine ausreichende Nährstoffaufnahme und das Überleben der Pflanzen in natürlichen Ökosystemen. Azospirillum-Bakterien stimulieren das Pflanzenwachstum durch einen Prozess, der als Stickstofffixierung bezeichnet wird.
Verwendung von Mikroben zur Herstellung von Insulin
Jahrzehntelang behandelten Ärzte Patienten mit Diabetes mellitus mit dem Insulin aus der Bauchspeicheldrüse von geschlachteten Kühen und Schweinen. Gentechnisch veränderte Bakterien produzieren das Hormon Insulin in einer reinen Form, die bei Patienten weniger wahrscheinlich allergische Reaktionen hervorruft. Wissenschaftler verwenden eine Technologie namens rekombinante DNA, um ein menschliches Gen für die Insulinproduktion in die DNA von Bakterien einzubringen. Die modifizierten Bakterien werden in große Fermentationstanks aus Edelstahl gegeben, wo das Gen sie dazu veranlasst, große Mengen Insulin zu produzieren. Wenn die Fermentation abgeschlossen ist, ernten und reinigen die Wissenschaftler das Insulin, damit es von Diabetikern injiziert werden kann. Die Ausrüstung wird zu jeder Zeit steril gehalten, um eine Kontamination der Bakterien zu verhindern.