Einführung in die Biotechnolgie (Tutorium)
WS 2018/2019 RWTH Aachen
WS 2018/2019 RWTH Aachen
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 136 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Biologie |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 06.03.2019 / 26.05.2019 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/20190306_einfuehrung_in_die_biotechnolgie
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| Intégrer |
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Nennen Sie je zwei Vor- und Nachteile der Immobilisierung von Biokatalysatoren! Nennen Sie außerdem die verschiedenen Methoden Biokatalysatoren zu immobilisieren.
Vorteile
• Erhöhte Stabilität (z.B. Temperaturstabilität)
• Mehrfacher oder kontinuierlicher Einsatz möglich
• Erleichterte Abtrennbarkeit des Katalysators vom Produkt
• Einfachere Steuerung und Automatisierung
• Verringertes allergisches Risiko
Nachteile
• Verlust / Verringerung der enzymatischen Aktivität
• Diffusionslimitierung
• Zusätzliche Kosten
Methoden:
• Fixierung an Trägermaterialien
• Einhüllung
− Matrixeinhüllung
− Verkapselung
• Quervernetzung
− Crosslinking
− Co-Crosslinking
Welche Wechselwirkungen können bei der Trägerfixierung ausgenutzt werden? Welche Art der Wechselwirkung sorgt für die stabilste Fixierung und weshalb könnte dies auch von Nachteil sein?
− Adsorption (van-der-Waals Kräfte)
− Ionische Wechselwirkungen
− Kovalente Bindung
→ Kovalente Bindung ist die stabilste Form der Fixierung
• Mögliche Probleme:
• Konformationsänderung des Katalysators durch Bindung
• Eingeschränkte Flexibilität des Katalysators
→ Verringerte oder gar keine Aktivität!
Welche Eigenschaften sollte ein ideales Trägermaterial besitzen, wenn es für die Immobilisierung von Biokatalysatoren verwendet wird?
Allgemeine gewünschte Eigenschaften:
• Große Oberfläche
• Mikrobiologische, chemische und thermale Stabilität
→ Inertes Material
• Hydrophilizität
• Unlöslichkeit
• Geeignete Größe und Form der Partikel
Erklären Sie die Grenzschicht-Polymerisation. Für welche Art der Immobilisierung kann diese Methode genutzt werden?
Grenzschicht-Polymerisation:
• Monomere der Polymerisationsreaktion sind in zwei Phasen gelöst
➢ z.B. Hexamethylendiamin in der wässrigen Phase und Sebacoylchlorid in der organischen Phase
• nur an der Grenzschicht, wo die beiden Monomere in Kontakt kommen, polymerisieren sie
➢ Bildung einer Kapsel
Immobilisierungsmethode: Matrixeinhüllung
Beschreiben Sie den groben Aufbau eines Biosensors und nennen Sie zwei Anwendungsgebiete, in denen Biosensoren angewendet werden können!
Definition:
Messfühler, die mit biologischen Komponenten ausgestattet sind. Biologische Komponenten:
• Enzyme
• Antikörper
• Nukleinsäuren
Elektronische Komponenten:
• Elektroden
• Optoden
• Thermistoren
Mögliche Anwendungsgebiete:
• Medizin (z.B. Blutzuckermessung)
• Lebensmitteltechnologie (z.B. Nachweis von Erregern)
• Militärische Anwendung (z.B. Untersuchung von Kampfstoffen)
• Umweltuntersuchung (z.B. Nachweis von Schadstoffen)
• Biotechnologie (z.B. DNA/RNA-Sonden)
Welche zwei Arten an Biosensoren kann man unterscheiden? Nennen Sie jeweils mögliche Analyten, die mittels dieser Biosensor-Art registriert werden können, und die zugehörige biologische Komponente.
Welche genannten Datenbanken enthalten Informationen über Sequenzen?
Welche genannten Datenbanken enthalten Informationen über Proteinstrukturen?
Welche genannten Datenbanken enthalten Informationen über Proteinfamilien/-domänen?
Welche genannten Datenbanken enthalten Informationen über Stoffwechselwege/Enzyme?
Nach welchem Protein ist der TIM barrel Protein Fold ursprünglich bennant? Welche Strukturelemente zeichnen dieses Faltungsmuster aus?
• Triose-Phosphat-Isomerase
• (αβ)8 = 8 α-Helices und 8 β-Faltblättern
Bekannte Strukturinformationen von verwandten Proteinen können hinzugezogen werden, um unbekannte Strukturen vorherzusagen, selbst wenn keine exakte Sequenzähnlichkeit vorhanden ist. Weshalb? Wie wird diese Art der Modellierung genannt?
→ Generelles Faltungsmuster ist stärker konserviert als die exakte Aminosäure-Sequenz.
→ homology modeling / comparative modeling
Was besagt das Paradoxon nach Levinthal?
Das Levinthal-Paradox besagt, dass ein Protein nicht zufällig aus dem gefalteten Zustand in die richtige Konformation übergehen kann, indem es alle möglichen Faltungen ausprobiert.
→ allein schon rein zeitlich nicht möglich
Nennen Sie die drei möglichen Strategien, die in der Vorlesung vorgestellt wurden, um die mikrobiologische Produktion einer Zielsubstanz zu verbessern!
• Abbau der Zielsubstanz verhindern
• Hemmungen im Syntheseweg ausschalten
• Produkt aus der Zelle ausschleusen
Was sind anaplerotische Reaktionen? Nennen Sie zwei anaplerotische Reaktionen, die im Zusammenhang mit der Zitronensäureproduktion vorgestellt wurden!
= Auffüllreaktionen
• Reaktionen, die Zwischenprodukte bestimmter Stoffwechselwege nachliefern und so Verluste kompensieren (z.B. im Citratzyklus).
Für die Zitronensäureherstellung relevant: Regeneration von Oxalacetat
→ PEP-Carboxykinase
→ Pyruvat-Carboxylase
→ Glyoxylat-Zyklus
Zu welcher übergeordneten Antibiotika-Gruppe gehört Penicillin? Welche gemeinsame Eigenschaft teilen alle Antibiotika dieser Gruppe?
• Penicilline gehören zu den β-lactam-Antibiotika
• Gemeinsame Eigenschaft: β-Lactam-Ring
