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Biotechnologisches Verfahren in der Produktion
Biotechnologisches Verfahren in der Produktion
Kartei Details
| Karten | 66 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Biologie |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 09.12.2013 / 22.07.2014 |
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Welcher MO wird zur Bildung von Citronsäure verwendet?
Aspergillus niger
Warum kann dieser auch unsteril mit einem Tannin-haltigen Medium angereichert werden?
Tannin hemmt das Wachstum der meisten MO, Aspergillus niger bildet das Enzym Tannase, welches Tannin in 3,4,5-Trihydroxylbenzoesäure und Glucose hydrolytisch spaltet.
Zeichnen Sie den typischen Fruchtkörper von Aspergillus niger.
Gießkannenschimmel
Womit wurde das Impfgut gewonnen und aufgrund welcher Eigenschaft von A. niger?
- Abschwemmen der Agarplatte mit A. niger mittels sterilem Tween 80 (0,5%)
- Bildung von Konidiensporen, Luftmycel
Bei der Citronsäureproduktion wird Citrat aus den Citronsäurezyklus ausgeschieden. Beschreiben Sie eine enzymatische Reaktion mit der der Citronsäurezyklus aufgefüllt wird.
durch entzogene Intermediärprodukte kommt TCA zum erliegen, Oxalacetat wird nicht mehr nachgelifert -> muss verhindert werden
Stamm muss anaplerotische Sequenzen aufweisen, dadurch wird Oxalacet ergänzt und steht somit dem Citratcyclus wieder zuverfügung
Wie werden Auffüllreaktionen genannt?
anaplerotische Sequenzen
Wodurch konnten wir im Praktikum die Citronsäure-Bildung regulieren? Nennen Sie die Enzyme deren Aktivität dabei erhöht bzw. reduziert ist.
- pH -> reguliert auf pH 4
- eisenfreies Medium -> Eisen = Cofaktor der Aconitase
- Zugabe von Kupfer bei Aconitase als Antagonist des Eisens -> hebt dessen Wirkung auf
- niedriger pH hemmt Aconitase -> Zellwand wird durchlässiger
zuniedriger pH führt zur Wachstumshemmung
Nennen Sie die allgemeinen Fermentationsbedinungen für die Citratproduktion mit A. niger! Wie setzt sich im Praktikum das Fermentationsmedium zur Bildung von Citronensäure zusammen und unter welchen Bedingungen wurde inkubiert?
- aerobe Fermentation
- C-Quelle: Stärke, Rübenzucker oder Melasse
- Eisenfreies Medium
- Kupfer im Überfluss
Was passiert bei optimalen Fermentationsbedingungen? Warum sind diese ideal für die Citratproduktion?
Aconitase kann Citrat nicht mehr in Isocitrat umwandeln, Citrat häuft sich an, Entgiftungsreaktion Citrat ausgeschieden
Wozu wurde im Praktikum CzapekDox-Agar eingesetzt?
Um eine Reinkultur zu erhalten (A. niger)
Wofür wird Citrat verwendet? Wie viel Citrat wird jährlich industriell produziert (ca.)?
Lebensmittelzusatz, Pharma. Konservierung von Blutkonserven, Tablette, Chemie: Wasserenthärten, Antischaummittel
- 700.000 Tonnen
Zeichnen Sie die Strukturformel von Citrat.
H2C-COOH
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HO-C- COOH
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H2C-COOH
Welche Medien wurden im Praktikum eingesetzt, um
Aspergillus niger anzureichern und zu isolieren? Warum kann Aspergillus niger damit gezielt angereichert werden?
Anreicherungsmendium mit Tannin ausstreichen auf Czapek Dox Agar
Was und wie würden Sie mikroskopieren, um Aspergillus niger zu identifizieren?
Sporen mit Klebestreifen abnehmen Lactophenolblau--> Konidien untersuchen
A. niger hat eine hydrophobe Oberfläche, die nur schwer in wässrige Suspension zu bringen ist
Beschreiben Sie in Stichpunkten die Durchführung der enzymatischen Bestimmung von Citrat Beachten Sie dabei auch Reihenfolge, Reagenzien und Enzyme.
Küvette 1mL Lög 1(Glycylglycerinpuffer, L-Malat-DH, L-Lactat- DH und NADH ), 0,2 mL Probe, 1,8 mL VE wasser pipetieren mischen und nach 5 min Extinktion bei 340 nm messen
0,2 ml CitratLyase zugeben 5 min warten Ext. bei 340 nm messen dt E bestimmen
Welche genetischen Merkmale sollte ein E. coli Stamm aufweisen, um effizient Indigo produzieren zu können? Begründen Sie kurz!
einklonierte Gen für Naphthalin-Dioxygenase/Xylen-Oxidase-->
Indol in Indoxyl umwandeln kann
Aus dieser Verbindung entsteht dann spontan durch Luhtoxidation der Farbstoff Indigoblau.
Was ist Indigo und wie wird es heute vorwiegend hergestellt? Was ist Verküpung und warum ist diese notwendig?
org. Farbstoff -> Herstellung mittels E. coli mit einklonierten Naphthalin-Dioxygenase
Da Indigo ein wasserunlöslicher Stoff ist, kann er nicht direkt zur Färbung eingesetzt werden. Daher muss das Indigo erst einer Reduktion in alkalischer Lösung mit Natriumdithionit (Na2S2O4) unterzogen werden. So wird es wasserlöslich. Dieses wasserlösliche Indigo ist gelblich und nennt sich Leuko-Indigo. Das Gewebe wird mit dem Leuko-Indigo getränkt und an der Luft zum Trocknen aufgehängt. Durch die Sauerstoffzufuhr erfolgt eine Rückoxidation zu Indigo, dem blauen Farbstoff.
Wie wurde im Praktikum das Indigo nach der Synthese aufgearbeitet und charakterisiert?
- Zellen abzntriffugiert,
- VE-gewaschen
- EtOH 70% gewschen
- EtOH 96% gewschen--> trocknen, einfrieren mörsern
Zellen mit 1,5 mL Dimethylformamid zentrifugieren, Überstand Extonktionsspektrum bei 400-800 nm aufnehmen
Peak von 500-600 Max 610 nm
Escherichia coli pSKBEC/PP:3,3 enthält ein Plasmid das unter anderem die Bildung von Napthalin-Dioxygenase codiert. WelcheReaktion katalysiert dieses Enzym in
Escherichia coli pSKBEC/PP:3,3? Welche Funktion haben Ampicillin und IPTG dabei?
Welche Rolle spielt Luftsauerstoff?
Indol zu cis-Indol-2,3,dehydrodiol-->spontan zu Indoxyl-->spontan Indigoblau
IPTG damit Xylen-Oxidase repliziert wird
Ampicillin damit Indigo aus den Zellen kommt
Luftsauerstoff für Autooxidation -> gelb über blau zu grün
Wie kann man Streptomyceten von anderen Mikro
organismen einer Bodenprobe (a)makroskopisch,
(b) mikroskopisch und (c) anhand von Sekundärmetaboliten unterscheiden?
a) weißl. trockene KBE
b) myzelartiges Wachstum
c) bildet Antibiotika
Mit welchem Streptomyces-Stamm haben wir im Praktikum Antibiotika hergestellt und woher stammten diese? Welche Antibiotika können diese Stämme jeweils produzieren? Warum wurden eigentlich kontaminationskontrollen angelegt?
Streptomyces griseus -bildet: Streptomycin, Indolmycin, Cryomycin
Kontaminationskontrolle um zu überprüfen das keine anderen MO wachsen die evtl. auch AB produzieren können
Während der Produktion von Antibiotika mit Streptomyceten sollten die Wachstumsphasen beobachtet werden.Nennen Sie eine Methode, mit der man schnell die Zelldichte einer Bakteriensuspension bestimmen kann. Welche Methode wurde im Praktikum angewandt und welche Schwierigkeiten ergaben sich dabei? (c)
Warum kann die Methode aus (a) bei den von uns verwendeten Streptomyces Stämmen nicht angewendet werden?
- OD-Messung
- mittels Hemmhoftest, das die gebildeten AB teilweise über die Zeit hinweg wieder abgebaut wurden
- zu hohe Zelldichte
Was ist der AP-Wert? Wovon hängt er ab und wie haben wir ihn im Praktikum bestimmt?
- AP-Wert beschreibt die Gäraktivität = Ansäuerungskraft als Messgröße für die Gäraktivität
- Abhängig vom Anteil lebensfähiger Zellen
- AP = pH Anfang-pH Ende
Nennen Sie 4 Kriterien, nach denen wir im Praktikum die Qualität von aktiver Trockenhefe beurteilt haben! Welche Rolle spielte dabei Cycloheximid?
- mikroskopische Bestimmung der KBZ und LKZ
- LKZ (Plattentest)
- Begleitkeime
- Gäraktivität AP-Wert
- Cycloheximid = unterdrückt das Hefewachstum
Was ist aktive Trockenhefe? Welche Vorteile hat sie gegenüber Frischhefe? Welche Funktion hatte im entsprechenden Versuch der Lysin-Agar?
dehydratisierte S.c.
- einfache Lagerung, lange haltbar, geringer Kontaminations gefahr
Lysin Agar für nicht S.c. Hefen, da S.c. nicht in der Lage ist Lysin als Stickstoffquelle zu nutzen
Während der Bierherstellung
in einer Brauerei bestehen viele Kontaminationsgefahren. Zur Qualitätssicherung werden an zahlreichen Kontrollpunkten Proben auf Kontaminationen untersucht. (a) An welchen Stellen im Prozess ist die Kontaminationsgefahr besonders hoch? (b) Nennen Sie zwei Nachteile der klassischen Mikrobiologie beim Nachweis von Kontaminationen. Was bedeutet
VBNC in diesem Zusammenhang?
a) beim abfüllen und beim runter kühlen der Würze
b) - man testet nur ein geringes Volumen
- man kann nicht alle Keime nachweisen
c) VBNC - Viable but nonculturable -> nicht alle MO lassen sich auf Nährmedien anzüchten
Warum sollten Sie die Vorzucht von C. glutamicum
vor dem Animpfen der Hauptkultur abzentrifugieren und waschen?
kP
Wie erfolgt die Messung von Glutaminsäure? Skizzieren Sie den Testablauf und benennen Sie die entsprechenden Reagenzien. Begründen Sie warum nicht einfach
das entstehende NADH quantifiziert wird!
- mittels Test-Kit zur Bestimmung der Glutaminsäurekonzentration
- Lös 1, 2, 3 + Probe + bidest. H2O -> 2 min inkubation-> dE492 nm -> nach 2 min wdh messen -> Lös 4 -> ca. 15 min -> dE messen -> nach 2 min wdh bis Stillstand der Reaktion
- NADH + INT+ H+ -> Diaphorase -> NAD+ + Formazan, kann daher nicht quantifiziert werden
- L-Glutamat + NAD+ + H2O <-> GIDH<-> 2-Oxoglutarat + NADH + NH4+
Mit welchem Mikroorganismus konnten wir im Prakt
ikum Glutamat produzieren? Was wurde eingesetzt, damit Glutamat ins Medium ausgeschieden wird? Erläutern Sie kurz, warum Glutamat ausgeschieden wird! Was könnte alternativ eingesetzt werden, damit Glutamat ausgeschieden wird (mit kurzer Begründung)?
Corynebakterium glutamicum
- limitiertes Biotin, Penicillin -> löchrige Zellwand
- Zugabe von Detergenzien -> Sie lösen die Zellwand auf
Welche Bedeutung haben Exoenzyme für die jeweiligen MO? Nennen Sie 2 Enzyme die wir im Praktikum nachgewiesen haben und deren Verwendungspotential in der Industrie. Erläutern Sie kurz das Nachweisverfahren dieser 2 Enzyme.
wandeln nichtverwertbare Moleküle in verwertbare um Stärke-->Glucose
Amylase mit lugolscher lsg--> jod stärke Komplex
Lipase mit trybutyrat (sichtbar machen von Fettspalten) -> Spaltung + Modifikation von Fetten -> Waschmittelzusatz
Caseinase --> klarer Hof -> hydrolisiert Milchprotein Casein
Gelantinase-> klarer Hof nach überschichtung mit AS -> hydrolisiert Peptidbindungen ->
Cellulasen mit Congo-Rot -> klarer Hof -> Aufspaltung von Cellulase -> Futtermittelzusatz
Was ist Gelatine? Wie nennt man Mikroorganismen, die Gelatine abbauen können?
Wie erfolgte der Nachweis des Gelatine Abbaus und worauf basiert dieser?
Proteingemisch hoher Glycin und Prolin Anteil
58 % Amoniumsulft Lsg.
Exoenzym hydrolysiert Peptidbindung
Im Praktikum haben Sie einige MO, die extrazelluläre Enzyme bilden, angereichert und isoliert. Beschreiben Sie das weitere Vorgehen zur Analytik und
Nutzbarmachung des produzierten Enzyms.
Enzyme aufreingen und aufkonzentrieren
Im Praktikum haben Sie einige MO, die extrazelluläre Enzyme bilden, angereichert und isoliert.
Nennen Sie die nachgewiesenen Enzyme und ordnen sie
Ihnen 5 verschiedene Nährmedienbestandteile, die von diesen Enzymen abgebaut wurden, zu
Casinase - Casein
Amylase- Stärke
Lipase - Fette
cellulase - cellulose
Gelatinase -Gelatine
Wie wird „Biotransformation" definiert? Beschreiben Sie 4 Vorteile der Biotransformation und nennen Sie 2 Beispiele von Biotransformationen aus der industriellen Praxis!
chemische Umwandlung einer definierten , nichtnatürlichen Substanz (Substrat) in ein in der Regel nicht - natürliches Produkt
durch eine lebende Zelle oder ein Enzym(gemisch)
- Vorteile: Regioselektiv, Sterioselektiv, hohe Substratspezifität, ,milde Temp und Druckverhältnisse
- Penicillinsynthese, Herstellung von Vit. C, Steoridumwandlung
Beschreiben Sie kurz die Versuchsdurchführung zur Biologischen Stoffumwandlung durch Hefen. Skizzieren Sie das Ergebnis der Dünnschichtchromatografie
(Beschriftung nicht vergessen!)!
Vorzucht -> Hauptzucht mit Androstendion (in 96% EtOH bei 70°C H2O-Bad gelöst) -> Extraktion mit Essigsäure-n-butylester -> 2 Phasen, org. Phase für DC
Nennen Sie 2 Beispiele aus der Biotechnologie für eine Biotransformation. Was sind dabei die Vorteile gegenüber einer chemischen Synthese?
Herstellung von Vitamine C & Testosteron
nur ein Syntheseschritt statt viele chem.
Welches Prinzip liegt der Messung von Ca2+-Ionen in Molke zugrunde (stichpunktartig erklären)? Warum findet man in Molke aus Süßmilchkäse weniger Ca2+-Ionen als in Sauermilchkäse?
Calconcarbonsäure mit freien Ca2+ Ionen aus Milch roten Komplex
- Lab spaltet Caseine zwischen Phe & Met --> hydrophobe Bereiche der Proteine werden frei --> bildnen mit Milch Ca2+ ein Ca2+ -Casein-Komplex
Sauermilch ist die löslichkeit von org. Ca2+ erhöht
Woraus und womit werden Labkäse und Sauermilchkäse hergestellt? Nennen Sie einen Labkäse und einen Sauermilchkäse. Was ist der (Käse) Bruch?
Gerinnug durch Lab (Vollmilch)bzw. Milchsäure(MargerMilch)... Mozzarelle / Harzer Käse
Käsebruch ist das was nach schneiden der gedickelten Milch entsteht um die Molke abzulassen
Welches Prinzip liegt der Messung von Ca2+Ionen in Molke zugrunde (stichpunktartig erklären)?
Nennen Sie eine Käsesorte, die viel Calcium enthält und
eine Käsesorte, die weniger Calcium enthält. Wodurch entsteht der Unterschied im Calciumgehalt?
Calconcarbonsäure mit freien Ca2+ Ionen aus Milch roten Komplex
- Lab spaltet Caseine zwischen Phe & Met --> hydrophobe Bereiche der Proteine werden frei --> bildnen mit Milch Ca2+ ein Ca2+ -Casein-Komplex
viel Ca2+ Harzer Käse, wenig Mozzarella
Eine Mitarbeiterin vermutet in einer Wasserprobe Hefen und Bakterien mit einem Titer von jeweils 10^3/mL. Sie sollen die Membranfiltermethode zur Keimzahlbestimmung einsetzen. (a) Welche Porengrößen für die Filter wählen Sie und warum?
(b) Auf welchem Agar und bei welcher Temperatur inkubieren Sie die Membranfilter?
a) 0,45 µm für Bakt. 0,65 µm für Hefen
b) Bakt. CSA bei 30-35°C, Hefe SAB RT
