{"id":91765,"date":"2021-07-09T06:55:00","date_gmt":"2021-07-09T04:55:00","guid":{"rendered":"http:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=https%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1171662%2Fzwei-tricks-fuer-die-biokatalyse.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2021-07-09T08:42:21","modified_gmt":"2021-07-09T06:42:21","slug":"zwei-tricks-fur-die-biokatalyse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/zwei-tricks-fur-die-biokatalyse\/","title":{"rendered":"Zwei Tricks f\u00fcr die Biokatalyse"},"content":{"rendered":"\n
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Abdulkadir Yayci (links) und Julia Bandow untersuchen die Effizienz der Biokatalyse beim Einsatz verschiedener Plasmen. Der Plasma-Jet wird mit Helium als Prozessgas betrieben. \u00a9 Damian Gorczany<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n\n\n

Enzyme k\u00f6nnen als Katalysatoren gute Dienste tun, zum Beispiel gezielt ein Produkt herstellen, nicht aber sein Spiegelbild, das bei anderen Verfahren aufw\u00e4ndig abgetrennt werden muss. Allerdings sind sie sensibel und werden mitunter durch das Substrat, das sie umsetzen, inaktiviert. Mittels Plasma konnte das Team von Prof. Dr. Julia Bandow, Inhaberin des Lehrstuhls Angewandte Mikrobiologie an der Fakult\u00e4t f\u00fcr Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum (RUB), ein Enzym aus einem Pilz optimal mit diesem Ausgangsstoff versorgen, ohne dass es Schaden nahm. Dar\u00fcber berichtet Rubin, das Wissenschaftsmagazin der RUB.<\/strong>
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Wirkungsloser Zwilling<\/h3>\n\n\n\n

Bei der Herstellung vieler Chemikalien entsteht neben dem gew\u00fcnschten Produkt auch sein Spiegelbild: Die beiden sogenannten Enantiomere sind einander physikochemisch sehr \u00e4hnlich und daher schwierig voneinander zu trennen, haben aber unterschiedliche biologische Eigenschaften. Gerade bei Medikamenten ist das augenf\u00e4llig: So wirkt zum Beispiel das (S)-Ibuprofen-Molek\u00fcl gegen Schmerzen, sein Zwilling (R)-Ibuprofen aber nicht. Bandows Arbeitsgruppe setzt daher f\u00fcr die Herstellung solcher Chemikalien auf Enzyme, biologische Katalysatoren, die zum Beispiel aus Bakterien oder Pilzen stammen. Manche Enzyme stellen nur eins der beiden Enantiomere her.
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Enzyme sind sensibel<\/h3>\n\n\n\n

Allerdings sind Enzyme eher sensible Katalysatoren. Manche sind sogar anf\u00e4llig f\u00fcr eine Inaktivierung durch das Substrat, das sie umsetzen. \u201eUnser Beispielenzym ist so ein Fall. Die unspezifische Peroxigenase, kurz UPO, aus dem Speisepilz Agrocybe aegerita oder S\u00fcdlichen Ackerling, die die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Frank Hollmann aus Delft hergestellt hat, kann den Duftstoff (R)-1-Phenylethanol herstellen. Als Substrat braucht sie daf\u00fcr Wasserstoffperoxid. Wenn man ihn dem Enzym in L\u00f6sung einfach in Form eines Konzentrats zuf\u00fcgt, deaktiviert der Ausgangsstoff der gew\u00fcnschten Reaktion das Enzym innerhalb kurzer Zeit\u201c, erkl\u00e4rt Julia Bandow.<\/p>\n\n\n\n

Ein Dilemma, aus dem das Team mit mehreren Tricks herauskam. Einer davon war, ein Plasma zur Herstellung von Wasserstoffperoxid zu nutzen. In Plasmen, die entstehen, indem man einem Gas Energie zuf\u00fchrt, bilden sich zahlreiche reaktive Substanzen, die Krebszellen, Biofilme, Viren oder Prionen zerst\u00f6ren. Hier jedoch sollte das Plasma zum Schutz der Biokatalysatoren beitragen, indem es die reaktiven Substanzen, die f\u00fcr die Katalyse des Duftstoffs notwendig sind, dem Enzym auf Knopfdruck genau in der richtigen Dosis zur Verf\u00fcgung stellt.
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Trick Nummer zwei<\/h3>\n\n\n\n

Die Gruppe experimentierte also mit Plasmen auf Basis von Luft oder Edelgasen, die direkt \u00fcber den in L\u00f6sung befindlichen Enzymen zur Herstellung des Duftstoffs (R)-1-Phenylethanol gez\u00fcndet wurden. Die an der Oberfl\u00e4che befindlichen Enzyme wurden durch die reaktiven Spezies aber schnell zerst\u00f6rt. So kam es zu Trick Nummer zwei: Die Forscherinnen und Forscher befestigten die Enzyme an Beads, kleinen Kugeln mit por\u00f6ser Oberfl\u00e4che, die am Boden der L\u00f6sung liegen und die Enzyme dort festhalten. Die optimale Beschaffenheit der Kugeln testeten sie vorher aus, denn nicht jedes Enzym kann auf jeder Oberfl\u00e4che gut andocken und trotzdem seine Arbeit verrichten, f\u00fcr die manchmal auch Bewegungen der Enzyme notwendig sind.<\/p>\n\n\n\n

So gelang es, dass oberhalb der Kugeln am Boden des Beh\u00e4ltnisses etwas L\u00f6sung die Enzyme von der Gasphase trennt und abpuffert. Das mithilfe des Plasmas erzeugte Wasserstoffperoxid diffundiert zu den Enzymen und wird von diesen umgesetzt. Die Enzyme kommen dabei aber nie mit einer \u00dcberdosis des Substrats oder anderer reaktiver Spezies in Kontakt. So bleiben sie intakt und funktionsf\u00e4hig.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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