1 Einführung in die Zellbiologie 1.1 Die Zelle als kleinste lebende Einheit 1.2 Verschiedene Zelltypen, Viren und Phagen 1.3 Fortpflanzung und Evolution 2 Einführung in die Biochemie 2.1 Bausteine der Zelle 2.2 Stoffwechsel 2.3 Regulation zellulärer Vorgänge 2.4 Gentechnik 3 Enzymkinetik 3.1 Aktivität und Stabilität 3.2 Reaktionsmechanismen enzymatischer Ein-Substrat-Reaktionen 3.3 Einfluss der Umgebungsbedingungen 3.4 Bestimmung der kinetischen Konstanten 3.5 Lineare und nichtlineare Regression 3.6 Effektorkinetik 3.7 Reversible Enzymreaktionen 3.8 Allosterie und Kooperativität 3.9 Enzymreaktionen mit zwei Substraten 4 Wachstum: Kinetik und Prozessführung 4.1 Ideale Prozesse zur Messung der Kinetik 4.2 Grundlegende Bioprozessmodelle: Bilanzen und Kinetik 4.3 Das Monod-Modell 4.4 Lösung des Prozessmodelles für den Satzbetrieb (batch) 4.5 Lösung des Prozessmodelles für kontinuierlichen Betrieb 4.6 Lösung des Prozessmodelles für Zulaufverfahren (fed-batch) 4.7 Verfahren mit Zellrückhaltung 4.8 Erweiterungen und Modifikationen des Monod-Modells 4.9 Methoden der Medienentwicklung 4.10 Populationsdynamik in Konkurrenzsituationen 4.11 Umsatz in auto-katalytischen Reaktionen 5 Rheologie von Biosuspensionen 5.1 Die parallele Schichtenströmung 5.2 Viskosimeterströmungen in kompressibler viskoelastischer Flüssigkeiten 5.3 Mathematische Modellierung der stationär ermittelten Fließkurve 5.4 Repräsentative Viskosität 5.5 Das Rührer-Rheometer 5.6 Die instationäre Scherströmung viskoelastischer Fluide 5.7 Dehnströmungen 5.8 Das Fließverhalten von Fermentationsbrühen 6. Transportvorgänge in Biosuspensionen 6.1 Maßstabsübertragung 6.2 Leistungseintrag beim Rühren von Flüssigkeiten 6.3 Stofftransport in Biosuspensionen 6.4 Wärmeübergang im Bioreaktor 7 Bioreaktoren 7.1 Definition eines Bioreaktors 7.2 Mischer 7.3 Reaktortypen 7.4 Hochdurchsatzverfahren für die Bioprozessentwicklung 7.5 Schaumprobleme 8 Sterilisation und Sterildesign 8.1 Thermische Stabilität von Mikroorganismen 8.2 Kinetik der thermisch induzierten Veränderungen 8.3 Vergleich und Optimierung des Behandlungseffekts 8.4 Sicherheitsniveau für Sterilisationsprozesse 8.5 Kontinuierliche Verfahren zur thermischen Mediumsterilisation 8.6 Sterilfiltration 8.7 Funktion von Dampfsterilisatoren (Autoklaven) 8.8 Sterilisierbare Bioreaktoren 8.9 Sterildesign 9 Bioprozessanalytik und Sterildesign 9.1 Charakteristische Parameter des Bioprozessmonitorings 9.2 Messtechnik 9.3Softwaresensoren 9.4 Automatisierung 10 Aufarbeitung (Downstream Processing) 10.1 Zellernte 10.2 Zellaufschluss 10.3 Produktisolation, -konzentrierung und -reinigung 10.4 Entwicklung von Downstream-Prozessen 11 Kultivierung von Säugetierzellen 11.1 Eigenschaften von Tierzellen 11.2 Zellcharakterisierung 11.3 Die Umgebung von Zellen in Kultur 11.4 Zellkultivierungsmethoden 11.5 Prozessführung bei Säugerzellkulturen 11.6 Prozessentwicklung und Scale-up 11.7 Großtechnische biopharmazeutische Produktion 12 Enzymatische Prozesse 12.1 Mathematische Beschreibung idealer Reaktortypen 12.2 Technischer Einsatz von freien und immobilisierten Enzymen 12.3 Prozessvarianten 12.4 Stofftransportlimitierung bei trägerimmobilisierten Enzymen 12.5 Enzym-Membranreaktoren 12.6 Nicht-konventionelle Reaktionsmedien 12.7 Prozessbeispiele 13 Mikrobielle Prozesse 13.1 Mikrobielle Stoffproduktion 13.2 Produktion rekombinanter Proteine 13.3 Mikrobielle Aminosäureproduktion 13.4 Mikrobielle Produktion von Biotensiden 13.5 Biokatalytische Epoxidierung von Styrol zu enantiomerenreinem (S-)Styroloxid 13.6 Biotechnische Herstellung organischer Säuren 13.7 Mikrobielle Produktion von Aromastoffen 13.8 Bioethanolproduktion 13.9 Biotechnische Herstellung von Biomasse 13.10 Mikrobielle Abwasserreinigung unter Einsatz von Membranen 14 Systembiologie in der Bioverfahrenstechnik 14.1 Einführung in die Systembiologie 14.2 Aufgaben der Systembiologie für die Bioprozessentwicklung 14.3 Stöchiometrische Stoffflussanalysen (metabolic flux analysis, MFA) 14.4 Stoffflussanalysen auf der Basis von Markierungsinformation 14.4 Metabolische Kontrollanalyse (metabolic control analysis, MCA) 14.5 Signaltransduktion Symbolverzeichnis Sachregister