Untersuchungen zu extrazellulären Enzymen bei marinen ...

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

Einleitung 1 1. Einleitung 1.1. Herkunft und Funktion von Enzymen Jeder Organismus produziert eine große Vielfalt von Enzymen (Madigan et al., 2003), welche für die Katalyse der zahlreichen biochemischen Reaktionen verantwortlich sind (Voet et al., 2002). Die meisten Enzyme werden von den Organismen in kleinen Mengen synthetisiert und sind an zellulären Prozessen beteiligt. Jedoch sind einige Mikroorganismen befähigt, gewisse Enzyme in viel größeren Mengen zu produzieren und diese nach außen zu sekretieren (Madigan et al., 2003). Extrazelluläre Enzyme spalten Makromoleküle, welche nicht in die Zelle aufgenommen werden können, zu transportablen Mono-, Di- oder Oligomeren (Fritsche, 2002). Diese können nach der Aufnahme in die Zelle als Nährstoffe für das Wachstum verwendet oder in Form von Makromolekülen gespeichert werden (Madigan et al., 2003). 1.2. Enzyme in der Industrie Mikroorganismen und Enzyme werden schon seit langer Zeit zur Verarbeitung von pflanzlichen und tierischen Rohstoffen verwendet. Früher standen die Verfahren mit lebenden Mikroorganismen im Vordergrund. Dazu gehört die Herstellung von alkoholischen Getränken, Hefe-Fermentation von Teig bei der Brotherstellung, Konservierung von Gemüse durch Fermentation mit Lactobazillen (z.B. Sauerkraut) oder die Herstellung von Käse (Uhlig, 1991). Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde erkannt, dass Enzyme unabhängig von lebenden Zellen wirken (Buchholz & Kasche, 1997). Heutzutage werden sowohl lebende Zellen als auch isolierte Enzyme in der Industrie verwendet (Schmid et al., 2001). Enzyme unterscheiden sich von den üblichen chemischen Katalysatoren in einigen wichtigen Punkten: Sie weisen höhere Reaktionsgeschwindigkeiten auf, funktionieren unter milderen Reaktionsbedingungen, sie haben größere Reaktionsspezifität und sind regulationsfähig (Voet et al., 2002). Aufgrund ihrer Reaktionsspezifität entstehen bei enzymatischen Reaktionen relativ reine Produkte, was die Abfallmenge reduziert (Marrs et al., 1999). Die milden Reaktionsbedingungen, bei denen Enzyme arbeiten, senken den Energieverbrauch, was die Produktionskosten und die Treibhausgasemissionen vermindert (Rozzel, 1999). Enzyme werden in zahlreichen Industriezweigen in biokatalytischen Prozessen angewandt (siehe Tab. 1.1.). Sie werden in der Lebensmitteltechnologie, bei der Papier-, Textil- und Lederbehandlung, sowie für analytische und diagnostische Zwecke eingesetzt. Auch in der pharmazeutischen und chemischen Industrie werden Enzyme verwendet Dabei ist die Stereo-, Regio- und Substratspezifität der enzymatischen Katalyse in diesen Industriezweigen von
Einleitung 2 besonderer Bedeutung, weil dadurch Verbindungen synthetisiert werden, die mit konventionellen chemischen Methoden schwer herzustellen sind (Schmid, 2006; Marrs et al., 1999; Rozzel, 1999; Koeller & Wong, 2001) Tab. 1.1.: Anwendungsgebiete und einige Beispiele für Herkunftsorganismen von biotechnisch genutzten Enzymen (Schmid, 2006; Uhlig, 1991) Enzymtyp Anwendung Organismen Proteasen Waschmittelzusatz Bacillus licheniformis Mehl- und Backwaren Aspergillus oryzae Käsereifung und Aroma Lederbehandlung Amylasen Stärke-Abbau Bacillus amyloliquefaciens Papierherstellung Bacillus subtilis Textilbehandlung Aspergillus oryzae Teig- und Backwaren- verarbeitung Lipasen Waschmittelzusatz Aspergillus nidulans Käsereifung und Aroma Cellulasen Waschmittelzusatz Trichoderma reesei Früchteverwertung und Wein Aspergillus niger Futtermittelherstellung 1.2.1. Eignung der Enzymquellen für biotechnischen Einsatz Ob ein Enzym zum technischen Einsatz kommt, wird durch das Verhältnis des anwendungstechnischen Nutzens und dem Preis des Enzyms bestimmt (Schmid, 2006). Die Kosten der Enzymproduktion und Aufarbeitung sinken mit steigendem Enzymgehalt in den Enzymquellen. Bei der Suche nach neuen Enzymquellen können Mikroorganismen mithilfe von Enzym-Assays auf die Produktion von gesuchten Enzymen getestet werden. Inwieweit sich diese Mikroorganismen auch als Enzymproduzenten für enzymtechnische Verfahren eignen, kann durch Untersuchungen der Enzymproduktion und der Enzymeigenschaften herausgefunden werden (Buchholz & Kasche, 1997). Viele Mikroorganismen besitzen die Fähigkeit, diejenigen Enzyme verstärkt zu synthetisieren, deren Substrate im Medium vorhanden sind. Bestimmte Bakterien produzieren nur dann Amylasen, wenn Stärke als Kohlenstoffquelle in der Umgebung vorliegt. Andere Kohlenstoffquellen, wie Glucose, können hingegen die Synthese der Amylasen reprimieren. Solche Enzyme werden als induzierbare Enzyme bezeichnet. Enzyme, deren Synthese
Seite 1 und 2: Universität Bremen Fachbereich 2:
Seite 3 und 4: Inhaltsverzeichnis II 2.2.7. Lugols
Seite 5: Abkürzungsverzeichnis IV Abkürzun
Seite 9 und 10: Einleitung 4 1.4. Peptidasen Proteo
Seite 11 und 12: Material und Methoden 6 2. Material
Seite 13 und 14: Material und Methoden 8 Tab. 2.3.:
Seite 15 und 16: Material und Methoden 10 Tab. 2.9.:
Seite 17 und 18: Material und Methoden 12 2.2.7. Lug
Seite 19 und 20: Material und Methoden 14 wurde von
Seite 21 und 22: Material und Methoden 16 Bedingunge
Seite 23 und 24: Material und Methoden 18 Nach der A
Seite 25 und 26: Ergebnisse 20 3. Ergebnisse 3.1. Pr
Seite 27 und 28: Ergebnisse 22 Die Ergebnisse in Tab
Seite 29 und 30: Ergebnisse 24 Tab. 3.3.: Auftragssc
Seite 31 und 32: Diskussion 26 4. Diskussion 4.1. Ex
Seite 33 und 34: Diskussion 28 dafür, ob ein Enzym
Seite 35 und 36: Literaturverzeichnis 30 biotechnolo

Untersuchungen zu extrazellulären Enzymen bei marinen ...

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?