Biosensoren für die Umweltkontrolle:
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München
Oldenbourg-Industrieverl.
2003
|
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VII
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
.
V
1
BIOLOGISCHE,
PHYSIKALISCHE
UND
PHYSIKOCHEMISCHE
GRUNDLAGEN
.
1
1.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSPRINZIP
VON
BIOSENSOREN
.
2
1.2
DIE
BIOLOGISCHEN
KOMPONENTEN
IM
UEBERBLICK
.
3
1.3
IMMOBILISIERUNG
.
4
1.4
TRANSDUCERSYSTEME
IM
UEBERBLICK
.
6
1.5
MIKROBIOSENSOREN
(CHIP-BIOSENSOREN)
.
7
1
.6
ANALYTISCHE
KENNGROESSEN
VON
BIOSENSOREN
.
8
BIOSENSORTYPEN
.
11
2
ENZYMSENSOREN
.
11
2.1
GRUNDLAGEN
.
12
2.2
BIOSENSOREN
MIT
GEKOPPELTEN
ENZYMREAKTIONEN
.
13
2.2.1
ENZYMSEQUENZSENSOREN
.
13
2.2.2
SUBSTRATRECYCLING
.
14
2.2.3
KONKURRENZSENSOREN
.
14
2.2.4
ENZYMATISCHE
ANTIINTERFERENZSYSTEME
.
17
2.3
ELEKTROCHEMISCHE
ENZYMSENSOREN
.
17
2.3.1
AMPEROMETRISCHE
ENZYMSENSOREN
.
17
2.3.1.1
TRANSDUCER
AMPEROMETRISCHER
ENZYMSENSOREN
.
18
2.3.1.2
AMPEROMETRISCHE
MIKROBIOSENSOREN
.
20
2.3.1.3
MEDIATOR
MODIFIZIERTE
ELEKTRODEN
.
21
2.3.1.4
AMPEROMETRISCHE
OXIDASE-BIOSENSOREN
.
23
2.3.1.5
AMPEROMETRISCHE
OXYGENASE-BIOSENSOREN
.
23
2.3.1.6
AMPEROMETRISCHE
PEROXIDASE-BIOSENSOREN
.
24
2.3.1.7
AMPEROMETRISCHE DEHYDROGENASE-BIOSENSOREN.
24
2.3.2
POTENTIOMETRISCHE
ENZYMSENSOREN
.
27
2.3.2.1
POTENTIOMETRISCHE
ELEKTRODEN
.
27
2.3.2.1
FELDEFFEKTTRANSISTOREN
.
29
2.4
OPTISCHE
ENZYMSENSOREN
(ENZYMOPT(R)ODEN).
31
2.5
KALORIMETRISCHE
ENZYMSENSOREN
-
ENZYMTHERMISTOREN
.
35
3
BIOSENSOREN
MIT
HOEHER
INTEGRIERTEN
BIOKATALYSATOREN
.
37
3.1
MIKROBIOLOGISCHE
SENSOREN
.
38
3.1.1
BESONDERHEITEN
MIKROBIOLOGISCHER
SENSOREN
.
38
3.1.2
PHYSIOLOGISCHE
GRUNDLAGEN
MIKROBIOLOGISCHER
SENSOREN
.
38
3.1.3
BEEINFLUSSUNG
DER
SELEKTIVITAET
UND
SENSITIVITAET
MIKROBIELLER
BIOSENSOREN
.
42
VIII
3.1.3.1
INDUKTION
ERWUENSCHTER
TRANSPORT
UND/ODER
DEGRADATIONSSYSTEME
.
42
3.1.3.2
BLOCKIERUNG
ODER
HEMMUNG
UNERWUENSCHTER
ZELLAKTIVITAETEN
.
45
3.1.3.3
KONSTRUKTION
VON
MIKROORGANISMEN
MIT
SPEZIFISCHEN
LEISTUNGEN
DURCH
GENMANIPULATIONEN
.
46
3.1.3.4
KOPPLUNG
VON
ENZYMEN
MIT
MIKROORGANISMEN
UNTER
BILDUNG
VON
HYBRIDSENSOREN
.
47
3.1.3.5
AUSSCHLUSS
STOERENDER
SUBSTRATE
DURCH
SELEKTIVE
MEMBRANEN
.
48
3.1.3.6
PERMEABILISIERUNG
DER
ZELLMEMBRAN
.
49
3.1.4
AMPEROMETRISCHE
MIKROBIOLOGISCHE
BIOSENSOREN
-RESPIRATIONSSENSOREN
.
49
3.1.5
POTENTIOMETRISCHE
MIKROBIOLOGISCHE
BIOSENSOREN
.
51
3.1.6
MIKROBIELLE
OPTRODEN
.
52
3.1.7
MIKROBIELLE
THERMISTOREN
.
54
3.2
BIOSENSOREN
AUF
DER
BASIS
VON
EUKARYOTENZELLEN
UND
-GEWEBEN.
57
3.3
ORGANELLENBIOSENSOREN
.
56
3.3.1
CYTOCHROM
P-450
ABHAENGIGE
BIOSENSOREN
.
57
3.3.2
BIOSENSOREN
AUF
DER
BASIS
VON
ZELLMEMBRANEN
BZW.
ZELLMEMBRANFRAGMENTEN
.
58
3.3.3
BIOSENSOREN
AUF
DER
BASIS
MEMBRANGEBUNDENER
TRANSPORT
PROTEINE
UND
REZEPTOREN
.
60
4
AFFINITAETSBIOSENSOREN
.
63
4.1
EINFUEHRUNG
.
64
4.1.1
ALLGEMEINE
KONFIGURATIONEN
BIOLOGISCHER
AFFINITAETS-ASSAYS
.
64
4.1.2
ALLGEMEINE
FORMATE
VON
AFFINITAETSBIOSENSOREN
.
65
4.2
IMMUNOSENSOREN
.
66
4.2.1
IMMUNOGLOBULINE.
66
4.2.2
ASSAYFORMATE
VON
IMMUNOSENSOREN
.
67
4.2.3
SENSORDESIGN
.
70
4.2.4
IMMOBILISIERUNGSTECHNIKEN
UND
INTERFACETYPEN
BEI
IMMUNOSENSOREN
.
72
4.2.5
SENSORMATERIALIEN
UND
SIGNALTRANSDUKTION
BEI
IMMUNOSENSOREN
.
73
4.2.5.1
OPTISCHE
IMMUNOSENSOREN
.
73
4.2.5.2
PIEZOELEKTRISCHE
IMMUNOSENSOREN
.
77
4.2.5.3
ELEKTROCHEMISCHE
IMMUNOSENSOREN
.
77
4.3
DNA-BIOSENSOREN.
79
4.3.1
EINLEITUNG
.
79
4.3.2
AUFBAU
UND
HERSTELLUNG
VON
DNA-BIOSENSOREN
.
80
4.3.3
FUNKTION
VON
DNA-BIOSENSOREN
.
86
4.3.3.1
GEN-ODER
HYBRIDISIERUNGSBIOSENSOREN
.
86
4.3.3.2
NUKLEINSAEURE-LIGAND-WECHSELWIRKUNGS-
DNA-BIOSENSOREN
.
96
4.3.3.3
DNA-CHIP-SENSOREN
.
97
4.3.4
REGENERIERUNG
DER
DNA-SENSOREN
.
100
IX
APPLIKATION
VON
BIOSENSOREN
.
101
5
BESTIMMUNG
VON
SUMMENPARAMETEM
.
101
5.1
BIOCHEMISCHER
SAUERSTOFFBEDARF
(BSB-BIOSENSOREN)
.
102
5.1.1
AUFBAU
UND
FUNKTION
.
102
5.1.2
AUSWAHL
GEEIGNETER
MIKROORGANISMEN
.
104
5.1.3
KALIBRIERUNG
.
106
5.1.4
DIFFERENZ
ZWISCHEN
BSB
5
UND
SENSORBSB
UND
MOEGLICHKEITEN
DER
ANNAEHERUNG
DES
SENSORBSB
AN
DEN
BSB
5
.
108
5.1.5
APPLIKATION
MIKROBIELLER
BSB-SENSOREN
.
112
5.2N-BSB
.
115
6
TOXIZITAETSBESTIMMUNG
(HEMMSTOFF-ODER
TOXIZITAETSSENSOREN).
117
6.1
BEDEUTUNG
VON
TOXIZITAETSTESTS
IN
DER
UMWELTANALYTIK
.
118
6.2
ENZYMHEMMSENSOREN
.
120
6.3
MIKROBIELLE
TOXIZITAETSSENSOREN
.
122
6.3.1
BIOLUMINESZENZ-BIOSENSOREN
.
122
6.3.2
RESPIRATORISCHE
BIOSENSOREN
.
125
6.3.3
NITRIFIKATIONSHEMMUNG
.
126
6.4
GENTOXIZITAET
.
129
6.5
BESTIMMUNG
VON
ANTIBIOTIKA
.
131
6.6
BESTIMMUNG
VON
ENDOKRINEN
DISRUPTOREN
UND
OESTROGENEN
.
132
7
BESTIMMUNG
VON
EINZELSUBSTANZEN
.
137
7.1
PHOSPHAT
.
138
7.2
STICKSTOFFVERBINDUNGEN
.
143
7.3
ANORGANISCHE
SCHWEFELVERBINDUNGEN
.
147
7.4
METALLIONEN
.
149
7.4.1
BIOSENSOREN
AUF
DER
BASIS
VON
SIDEROPHOREN
UND
GLUTATHION
.
151
7.4.2
NUTZUNG
METABOLISCHER
MIKROORGANISMENLEISTUNGEN
FUER
METALLIONENBIOSENSOREN
.
151
7.4.3
ENZYMBIOSENSOREN
ZUR
METALLIONENBESTIMMUNG
.
154
7.5
CYANIDE
.
154
7.6
AROMATISCHE
KOHLENWASSERSTOFFE
.
155
7.6.1
METABOLISCHE
GRUNDLAGEN
DER
AROMATENBESTIMMUNG
.
155
7.6.2
BIOSENSOREN
ZUR
BESTIMMUNG
VON
PHENOL
UND
PHENOLDERIVATEN
.
159
7.6.3
BIOSENSOREN
ZUR
BESTIMMUNG
VON
BENZOL
UND
NAPHTHALIN
.
163
7.6.4
BIOSENSOREN
ZUR
BESTIMMUNG
VON
POLYZYKLISCHEN
AROMATISCHEN
KOHLENWASSERSTOFFEN
(PAH)
.
165
7.6.5
BESTIMMUNG
AROMATISCHER
AMINE
.
166
7.6.6
PROBLEMATIK
DER
HYDROPHOBIZITAET
VON
AROMATEN
.
167
7.6.7
BIOSENSOREN
ZUR
BESTIMMUNG
VON
CHLORAROMATEN
.
167
7.7
ALIPHATISCHE
UND
HALOALIPHATISCHE
VERBINDUNGEN.
170
7.7.1
BIOSENSOREN
FUER
METHAN
UND
WEITERE
CI-VERBINDUNGEN
.
171
7.7.2
BIOSENSOREN
FUER
FORMALDEHYD,
ANDERE
ALDEHYDE
UND
ALKANE
.
171
7.7.3
BIOSENSOREN
FUER
HALOALIPHATE
.
173
X
8
BESTIMMUNG
VON
PESTIZIDEN
UND
HERBIZIDEN
.
175
8.1
ORGANOPHOSPHAT-UND
CARBAMAT-INSEKTIZIDE
.
176
8.2
DITHIOCARBAMAT-FUNGIZIDE
.
183
8.3
HERBIZIDE
.
184
8.3.1
ZELL-UND
ENZYMSENSOREN
.
184
8.3.2
IMMUNOSENSOREN
.
186
8.3.2.1
BESTIMMUNG
VON
2,
4-DICHLORPHENOXYESSIGSAEURE
.
187
9
BIOSENSOREN
ZUR
BESTIMMUNG
VON
MIKROORGANISMEN
UND
GENOTYPEN
.
193
10
SCHLUSSFOLGERUNGEN
UND
AUSBLICK
.
199
SACHWORTVERZEICHNIS.
201 |
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