Bioanalytik: Messung Des Zellzustands Und Der Zellumgebung in Bioreaktoren

ISBN-13: 9783528064372 / Niemiecki / Miękka / 1991 / 345 str.

Thomas Scheper

Opis

Die Biotechnologie befindet sich augenblicklich in einem standigen Wandel. Dinge, die heute neu erscheinen, sind schon in Klirze veraltet. Grundsatze, Regeln und Be griffe andern sich standig oder werden von Arbeitskreis zu Arbeitskreis anders defi niert. Da die Zahl der Lehrbficher in der Biotechnologie noch immer recht klein ist, fehlt ein "solides biotechnologisches" Basiswissen. Zusammenfassende Studien fiber Teilgebiete der Biotechnologie sind notig, urn einen schnellen, intensiven Austausch neuer Forschungsbereiche und -ideen zu gewiihrleisten. Sie sollten eine Zusammen fassung der bisherigen relevanten Forschungsarbeiten beinhalten und so ein gewisses "Basiswissen" schaffen. Da ich mich im Rahmen meiner Habilitationsarbeit mit einem Teilgebiet der Bio technologie - der Beobachtung des Zellzustands und der Zellumgebung bei Biopro zessen - beschiiftigte und viele Ergebnisse aus der Literatur und der eigenen For schung beschrieben habe, erschien es mir einleuchtend, diese Erfahrungen im Rah men dieser Stu die einem breiteren Interessentenkreis zur Diskussion bereitzustellen. Die Studie kann nicht den Anspruch der Vollkommenheit erheben, gtbt aber sicher einen guten Oberblick zu dem Thema. Die Studie entstand auf der Basis meiner Habilitationsarbeit, die ich im Zeitraum von 1985 und Juli 1989 angefertigt habe. Ein GroBteil der in ihr beschriebenen For schung wurde am Institut fUr Technische Chemie der Universitat Hannover, ein Teil am Department of Chemical Engineering am California Institute of Technology (Pasadena, USA) betrieben."

Spis treści

1. Zielsetzung.- 2. Biomassebestimmung und -charakterisierung.- 2.1. Biomassebestimmung - Stand der Technik.- 2.1.1. Biomassemodellierung.- 2.1.2. Filtrationsmethoden.- 2.1.3. Viskositätssensoren.- 2.1.4. Kalorimetrische Methoden.- 2.1.5. Elektrochemische Methoden.- 2.1.5.1. Impedanzmessung.- 2.1.5.2. Potentiometrische Sensoren.- 2.1.5.3. Biomassesensoren nach dem Prinzip von Brennstoffeellen.- 2.1.5.4. Amperometrische Sensoren.- 2.1.6. Akustische Methoden.- 2.1.7. Optische Sensoren.- 2.1.7.1. Nephelometrische Methoden.- 2.1.7.2. Fluoreszenzsensoren.- 2.2. Stand der Technik - Biomassecharakterisierung.- 2.2.1. Durchflußcytometrie.- 2.2.1.1. Größenmessung.- 2.2.1.2. Vitalität.- 2.2.1.3. Intrazellulärer pH-Wert.- 2.2.1.4. DNA- und RNA-Messungen.- 2.2.1.5. Proteinfärbung.- 2.2.2. NMR (Nuclear Magnetic Resonance)-Spektroskopie.- 2.2.2.1. Allgemeine Anwendung.- 2.2.2.2. Intrazellulärer pH-Wert.- 2.2.2.3. Metabolische Intermediate.- 2.2.3. Fluoreszenzsensoren zur NAD(P)(H)-Messung.- 2.3. Biomassebestimmung und -charakterisierung - Experimenteller Teil.- 2.3.1. Fluoreszenzsensoren.- 2.3.1.1. Der kombinierte Streulicht-/Fluoreszenzsensor.- 2.3.1.2. Der Lock-in-Verstärker.- 2.3.2. Kulturfluoreszenzmessungen an Submerskulturen.- 2.3.2.1. Messungen an Saccharornyces cerevisiae.- 2.3.2.1.1. Enzymatische Bestimmung von NADH.- 2.3.2.1.2. Fluoreszenzmessungen an S. cerevisiae in einem Reaktor mit äußerer By-pass-Schlaufe.- 2.3.2.1.3. Fluoreszenzmessungen an S. cerevisiae in einem Satzreaktor mit periodisch schwankenden Gelöstsauerstoffgehalten.- 2.3.2.1.4. Fluoreszenzmessungen an S. cerevisiae in melassehaltigen Medien.- 2.3.2.2. Messungen an rekombinanten Escherichia coli.- 2.3.2.2.1. Messungen an E. coli K-12?H1?trp.- 2.3.2.3. Messungen an Bacillus licheniformis.- 2.3.2.3.1. Einsatz des kombinierten Streulicht-/Fluoreszenzsensors.- 2.3.2.4. Messungen an Zymomonas mobilis.- 2.3.2.5. Messungen an Cephalosporium acremonium.- 2.3.3. Kulturfluoreszenzmessungen an immobilisierten Zellen.- 2.3.3.1. Messungen an Clostridium acetobutylicum.- 2.3.3.1.1. Immobilisierung in Calciumalginat.- 2.3.3.1.2. Der Versuchsaufbau für Satzfermentationen mit immobilisierten C. acetobutylicum.- 2.3.3.1.3. Satzkultivierungen mit suspendierten C. acetobutylicum.- 2.3.3.1.4. Satzkultivierungen mit immobilisierten C. acetobutylicum.- 2.3.3.2. Messungen an Saccharomyces cerevisiae.- 2.3.3.2.1. Der Versuchsaufbau für Satzfermentationen mit immobilisierten Hefen.- 2.3.3.2.2. Versuchsaufbau für Pulsexperimente.- 2.3.3.2.3. Immobilisierung.- 2.3.3.2.4. Submerskultivierungen.- 2.3.3.2.5. Kultivierungen mit in Calciumalginat immobilisierten Zellen.- 2.3.3.2.6. Pulsexperimente.- 2.3.3.2.6.1. Pulsexperimente im Meßreaktor.- 2.3.3.2.6.2. Pulsversuche in der Durchflußzelle.- 2.3.3.2.7. Messungen an in Hohlfasermodulen immobilisierten Hefezellen.- 2.3.4. Zusammenfassung.- 2.3.5. Messung von Zelleigenschaften in Durchflußsystemen.- 2.3.5.1. Bestimmung der intrazellulären Enzymaktivität mit einem Enzymthermistor.- 2.3.5.2. Bestimmung der intrazellulären Enzymaktivität in einem Autoanalyzer.- 2.3.5.4. Zusammenfassung.- 2.3.6. Durchflußcytometrie.- 2.3.6.1. Durchflußcytometrische Messungen anv Alcaligenes eutrophus zur Bestimmung des intrazellulären PHB-Gehalts.- 2.3.6.2. Entwicklung eines Fluoreszenzfärbeassays für PHB.- 2.3.6.3. Färbeassay für PHB.- 2.3.6.4. Durchflußcytometrische Untersuchungen.- 2.3.6.5. Durchflußcytometrische Messungen des intrazellulären Lipid-Gehalts.- 2.3.6.6. Entwicklung eines Fluoreszenzfärbeassays für Lipide.- 2.3.6.7. Durchflußcytometrische Untersuchungen zur Lipidbestimmung in Hefen.- 2.3.6.8. Vitalitätsmessungen.- 2.3.6.9. Vitalitätsassay mit Fluoresceindiacetat und Ethidiumbromid.- 2.3.6.10. Vitalitätsbestimmung über Größenmessung.- 2.3.6.11. Zusammenfassung.- 3. Biosensoren.- 3.1. Biosensoren - Stand der Technik.- 3.1.1. Biosensor - Eine Definition.- 3.1.2. Immobilisierung der biologischen Komponenten.- 3.1.3 F