View - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.3. Charakterisierung des Biokatalysators im Satzreaktor
______________________________________________________________________
Die ermittelten K M und v max -Werte stimmen für die Zellen aus der Parallelfermentation
recht gut mit den Literaturwerten für die isolierten Enzyme überein (Tabelle 3.7).
Tabelle 3.7: Ergebnisse der Modellierung nach Formel 3.3. Standardabweichungen sind nicht
angegeben, da die Monte-Carlo-Simulation nur eine unsymmetrische Weibull-Verteilung lieferte.
Zellcharge aus
Parallelferm.
(Abschnitt 3.2.2)
Zellcharge aus
20-L-Ferm.
(Abschnitt 3.2.3)
Literaturwerte für
isolierte Enzyme
v max 1 [U · g -1 ] 406,0 161,1 n.a.
v max 2 [U · g -1 ] 126,8 8290 n.a.
v max 3 [U · g -1 ] 140,7 78,7 n.a.
K M 1 [mM] 3,419 7,97
K M 2 [mM] 3,739 349,24
K M 3 [mM] 25,04 0,061
13,0
[Träger et al. 1992]
2,3-3,2
[Matsushita et al. 1982]
50
[Shinagawa et al. 1982]
In einem gekoppelten Ansatz, der die beiden Zellchargen in einem Modell
zusammenzufassen versuchte, wurde davon ausgegangen, dass die K M -Werte der
beteiligten Enzyme in den verschiedenen Zellchargen gleich bleiben und sich nur die
Maximalgeschwindigkeiten ändern, da unterschiedliche Mengen an Enzymen
exprimiert worden sind (siehe Anhang). Auch hier ließen sich die modellierten
Konzentrationsverläufe für die Zellen aus der Parallelfermentation gut an die
gemessenen Verläufe anpassen, nicht jedoch für die 20-L-Zellen.
Die 20-L-Zellen verhalten sich durchweg anders als alle anderen Zellchargen, die in der
Literatur beschrieben sind und im Rahmen dieser Arbeit beobachtet wurden. Ihr
Oxidationsverhalten weicht von dem typischen Muster ab. Womöglich haben sich bei
ihrer Anzucht Strukturen ausgebildet, die andere Zellchargen nicht aufweisen: vielleicht
spezielle Faltungen der zytoplasmatischen Membran, die es den Intermediaten erlauben,
auf besonders kurzem Wege von Enzym 2 zu Enzym 3 zu gelangen. In diesem Falle
müsste ein Transportfaktor in das Modell integriert werden. Da jedoch nicht bekannt ist,
was wirklich die Ursache für das veränderte Oxidationsverhalten ist, ist eine weitere
Anpassung an diesem Punkte nicht sinnvoll.
Für gewöhnliche Gluconobacter oxydans-Zellen gilt: Die K M - und v max -Werte lassen
sich über ein Modell ermitteln, das die drei Einzelschritte als Enzymreaktionen mit
Michaelis-Menten-Kinetik beschreibt.
50