Nenne je 4 Vor-und Nachteile für den Einsatz von Enzymen als Biotakalysatoren bei chemischen Reaktionen. (4P)
Vorteile
Nachteile
hoch effiziente Katalysatoren (Geschwindigkeitserhöhung um Faktor 10^8-10^10)
umweltfreundlich
milde Reaktionsbedingungen
hohe Chemo-,Regio- und Enantioselektivität
Enzyme für breites Spektrum von chem. Reaktionen verfügbar
Kombination von Enzymen möglich (Reaktionskaskaden)
hohe Katalysatorkosten
mögliche Cofaktorabhängigkeit (Verbrauch externer Coenzyme)
Wasser als bevorzugtes LSM -> verringerte Aktivität/Stabilität in nicht-wässrigen reaktionsmedien
häufig vergleichsweise geringere Stabilität
Inhibitionsphänomene möglich
Lassen Sich über eine gezielte Sequenzdatenbanksuche Sequenzen finden, die für völlig neue Enzyme kodieren, welche eine gewünschte chem. Reaktion katalysieren, für die bisher kein entsprechendes Enzym bekannt ist? Begründung. (3P)
Nein, da mit einer Sequenzdatenvank immer nur nach homologen Sequenzen gesucht werden kann. Für eine Homologiesuche wird eine bekannte Suchsequenz (Query) benötigt, die bei der Suche nach einem völlig neuen Enzym nicht vorliegt.
Wofür stehen die Abkürzungen CLEC und CLEA? Zu welcher Immobilisierungsmethode gehören diese? (3P)
CLEC = cross-linked enzyme crystals
CLEA = cross-linked enzyme aggregates
Immobilisierungsmethode: trägerfreie Quervernetzung
Was sind ionische Flüssigkeiten? Nennen Sie 3 besondere Eigenschaften, die sie für die Anwednung in der Biokatalyse interessant machen. (2+3 Punkte)
Salze mit niedrigem Schmelzpunkt (deshalb unter 100 °C flüssig), die aus sperrigen org. Kationen und schwach koordinierenden Anionen zusammengesetzt sind.
kaum messbarer Dampfdruck
nur schwer entzündlich
über breiten temperaturbereich thermisch stabil
physikalisch-chem. eigenschaften lassen sich durch gezielte Ionenkombination einstellen
Wie ist die Turnover frequency (TOF) für eine enzymkatalysierte Reaktion definiert? (2P)
Was ist der Unterschied zwischen einer Veresterung und einer Umesterung zur biokatalytischen Herstellung von Estern? Gebe je ein konkretes Reaktionsbeispiel mit Strukturformeln an und nenne die genutzten Enzyme. (6+1P)
In welchem reaktionsmedium muss die Estersynthese durchgeführt werden und warum? (2P)
in einem möglichst wasserfreien Medium, um Esterhydrolyse zu unterdrücken
Welche 4 Typen von Kaskadenreaktionen unterscheidet man? (4P)
linear
orthogonal
zyklisch
parallel, verknüpft
Welche Enzyme sind in der Natur am Abbau von Lignin beteiligt? (4P)
Welches dieser Enzyme benötigt dafür Sauerstoff? (1P)
Peroxidasen
Laccasen (benötigt Sauerstoff)
Peroxygenasen
Etherasen
Nenne 3 unterschiedliche Ziele, die mit Kombination mehrerer enzymkatalysierter Schritte in einer Reaktionskaskade verfolgt werden. (3P)
direkte Weiterreaktion instabiler Reaktionsintermediate
mögliche Verschiebung von Reaktionsgleichgewichten
Vermeidung von Aufarbeitungsschritten (effizientere Synthese, Erhöhung der Gesamtausbeute, Einsparung von Ressourcen)
Worauf basieren Amperometrie bzw. Potentiometrie als elektronische Transduktorprinzipien von Biosensoren? (2P)
Amperometrie: Stromänderung/Stromfluss
Potentiometrie: Spannungsänderung
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