Einsatz von reaktionskinetischen Modellen zur quantitativen Beschreibung der Regulation biologischer Prozesse:
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1994
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INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS V
1 UEBERBLICK 1
2 EINSATZ REAKTIONSKINETISCHER MODELLE ZUR OPTIMIERUNG DER ISO-
AMYLACETAT PRODUKTION MIT IMMOBILISIERTER LIPASE 2
2.1 EINLEITUNG 2
2.2 UNTERSUCHUNGEN IN N-HEXAN 3
2.3 UNTERSUCHUNGEN IN UEBERKRITISCHEM KOHLENDIOXID 6
2.4 REAKTIONSTECHNISCHE UNTERSUCHUNGEN 7
3 REAKTIONSKINETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR REGULATION DES GLUCOSE
METABOLISMUS IN
SACCHAROMYCES CEREVISIAE 8
3.1 EINLEITUNG
8
3.2 METABOLISCH STRUKTURIERTES MODELL DER GLYKOLYSE 13
3.2.1 BESTIMMUNG DER STEADY-STATE FLUESSE 13
3.2.2 BESTIMMUNG DER MAXIMALEN RATE DER BETEILIGTEN ENZYME 28
3.2.3 SHIFT-EXPERIMENTE UND PROBENAHME 29
3.2.4 BESTIMMUNG DER METABOLITKONZENTRATIONEN 30
3.2.4.1 BESTIMMUNG DER KONZENTRATIONEN DER
ADENINNUKLEOTIDE 32
3.2.4.2 BESTIMMUNG DER OTHO-PHOSPHATKONZEN-
TRATIONEN 36
3.2.5 REAKTIONSKINETISCHE ANSAETZE BETEILIGTER ENZYME 40
3.2.5.1 PERMEASEKATALYSIERTER TRANSPORT VON GLUCOSE 40
3.2.5.2 REGUALTION DER GLYKOGENSYNTHETASE 49
3.2.5.3 WEITERE IM STRUKTURIERTEN MODELL BERUECK
SICHTIGTE REAKTIONSKINETISCHE ANSAETZE 60
3.3 VERGLEICH ZWISCHEN EXPERIMENT UND MODELLSIMULATION 75
3.3.1 EINFLUSS DER GLUCOSEKONZENTRATION (KURZZEIT CRABTREE-EFFEKT) 75
3.3.2 EINFLUSS DER GELOESTSAUERSTOFLKONZENTRATION (PASTEUR-EFFEKT) 82
111
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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4 REAKTIONSKINETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR REGULATION DES XYLOSE-
METABOLISMUS IN
PICHIA STIPITIS UND IN CANDIDA MOGII 84
4.1 EINLEITUNG 84
4.2 PRODUKTION VON ETHANOL AUS D-XYLOSE UND HYDROLYSAETEN 86
4.2.1 SCREENING VON XYLOSEVERGAERENDEN HEFEN 86
4.2.2 AEROBES WACHSTUM 86
4.2.3 SAUERSTOFFLIMITIERTE FERMENTATIONEIF 89
4.2.4 ENZYMREINIGUNG UND REAKTIONSKINETIK 92
4.2.4.1 REAKTIONSKINETISCHER ANSATZ DER XYLOSE-
REDUKTASE 92
4.2.4.2 REAKTIONSKINETISCHER ANSATZ DER GLUCOSE-6-
PHOSPHAT-DEHYDROGENASE 95
4.2.5 BESTIMMUNG VON METABOLITKONZENTRATIONEN. 95
4.2.6 REGULATION DES XYLOSESTOFFWECHSELS IN
PICHIA STIPITIS 97
4.2.7 VERGAERUNG VON KOMPLEXEN HYDROLYSATEN 99
4.3 PRODUKTION VON XYLIT AUS D-XYLOSE UND STROHHYDROLYSATEN 100
4.3.1 STAND DES WISSENS 100
4.3.2 SCREENING VON HEFEN ZUR PRODUKTION VON XYLIT 100
4.3.3 ENTWURF EINES METABOLISCH STRUKTURIERTEN MODELLS 101
4.3.3.1 ANSATZ FUER DEN TRANSPORT VON D-XYLOSE 102
4.3.3.2 ANSATZ FUER DIE XYLOSEREDUKTASE 102
4.3.3.3 ANSATZ FUER DIE XYLIT-DEHYDROGENASE 104
4.3.4 VERGAERUNG VON STROHHYDROLYSATEN 107
5 REAKTIONSKINETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR REGULATION DES ABBAUS
VON 4-AMINOBENZOLSULFONSAEURE MIT EINER MISCHPOPULATION 108
5.1 EINLEITUNG 108
5.2 AEROBES WACHSTUM VON
PSEUDOMONAS PALLERONII 109
5.2.1 UNTERSUCHUNG DER VITAMINBEDUERFTIGKEIT 111
5.2.2 BESTIMMUNG KINETISCHER PARAMETER ZUR BESCHREIBUNG DES
AEROBEN WACHSTUMS 112
IV
5.3 ENTWURF EINES STRUKTURIERTEN MODELLS ZUM ABBAU VON 4-ABS MIT
PSEUDOMONAS PALLERONII
114
5.3.1 REAKTIONSKINETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUM TRANSPORT VON
4-ABS UND 4-SC 114
5.3.2 REAKTIONSKINETISCHER ANSATZ FUER DIE 4-AMINOBENZOLSULFON-
SAEURE-3,4-DIOXYGENASE 118
5.3.3 REAKTIONSKINETISCHER ANSATZ FUER DIE PROTOCATECHUAT-3,4-DI-
OXYGENASE YY 118
5.3.4 HERLEITUNG DER GLEICHUNG FUER DIE SPEZIFISCHE WACHSTUMSRATE
VON
PSEUDOMONAS PALLERONII 119
5.3.5 BILANZGLEICHUNG FUER DIE ZAHL DER ZELLEN 119
5.4 VERGLEICH ZWISCHEN MODELLSIMULATION UND EXPERIMENTELLER BEO
BACHTUNG MIT
PSEUDOMONAS PALLERONII 123
5.4.1 AEROBER ABBAU VON 4-ABS MIT
PSEUDOMONAS PALLERONII BEI
100 % LUFTSAETTIGUNG IN ABSATZWEISER PROZESSFUEHRUNG 123
5.4.2 ABBAU VON 4-ABS MIT
PSEUDOMONAS PALLERONII UNTER
SAUERSTOFIQIMITIERUNG 126
5.5 ENTWURF EINES STRUKTURIERTEN MODELLS ZUM ABBAU VON 4-ABS MIT
PSEUDOMONAS PALLERONII
UND AGROBACTERIUM RADIOBACTER 129
5.6 VERGLEICH ZWISCHEN MODELLSIMULATION UND EXPERIMENTELLER BEOBACH
TUNGEN MIT DER MISCHPOPUKLATION UNTER BERUECKSICHTIGUNG EINER
AKTIVIERUNGSKINETIK 136
5.6.1 UNTERSUCHUNGEN BEI SAETTIGENDEN GELOESTSAUERSTOFIKONZEN-
TRATIONEN 136
5.6.2 UNTERSUCHUNGEN BEI LIMITIERENDEN GELOESTSAUERSTOFFKONZEN-
TRATIONEN 141
LITERATURVERZEICHNIS 143
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