Embed Size (px)
Citation preview
Fermentering og stofskifte Tema 3
Bioteknologi 2
Enzymer og gensplejsningTema 4
Bioteknologi 2 ISBN: 978-87-90363-46-8© Nucleus Forlag ApSEksemplarfremstilling af papirkopier/prints fra denne hjem-meside til undervisningsbrug på uddannelsesinstitutioner og intern administrativ brug er tilladt med en aftale med Copydan Tekst & Node. Eksemplarfremstillingen skal ske inden for de rammer der er nævnt i aftalen.
Figurer
Tema 3
Figur 2. Eksempler på mikroorganismer og fermenteringsprodukter.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Bakterier: Lever enkeltvis, i kolonier eller i en bakteriefilm. Cellerne er kugleformede (kokker), stavformede (baciller) eller skrueformede (spirochaeter)
Streptococcus lactis, Streptococcus cremorisLactobacillus acidophilus
Streptococcus diacetylactis
Lactobacillus bulgaricus,Streptococcus thermophilus
Escherichia coli (gensplejset)
Skimmelsvampe: Langstrakte celler danner hyfer som tilsammen danner et mycelium. Danner sporestande (’mug’) hvorfra sporerne spredes
Penicillium roqueforti
Penicillium camemberti
Penicillium chrysogenum
Aspergillus oryzae
Aspergillus niger (evt. gensplejset)
Rhizomucor pusillus (gensplejset)
Gærsvampe: Lever enkeltvis eller i løse korte kæder (pseudomycelium)
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae (gensplejset)
Arter af Candida
Kluyveromyces marxianus
Tykmælk, smør, ost
Smør
Yoghurt
Enzymer, insulin
Blåskimmeloste
Hvidskimmeloste
Antibiotika
Risvin, sojasauce, carboxylsyrer, proteiner
Enzymer
Enzymer
Alkoholprodukter
Insulin
Proteintilskud til foder
Kefir og andre mælkeprodukter
Mikroorganisme Produkttyper
Tema 3
Figur 5. Processer i bygfrøet under støbning.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
FrøhvideFrøhindeFrøskal
H2O
Kim
Amylose
Amylase
Maltose
Tema 3
Figur 6. Bakterievækstkurve.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Antal levende celler (N)
Fase Ib = d
Fase IIb > d
Fase IIIb = d
Fase IVb < d
Tid (t)
Tema 3
Figur 7. Eksponentiel vækst.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Antallevende celler (N)
N0
N
2 N
T2 Tid (t)
Tema 3
Figur 9. Vækstens afhængighed af temperatur.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Vækstrate (V)
V1
V2
T T+10 Temperatur-maksimum
Temperatur-optimum
Temperatur (˚C)
V2
V1
Q 10 =
Tema 3
Figur 10. Mikroorganismernes inddeling efter temperaturoptimum.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Vækstrate (V)
100 20 30 40 50 60 70 80Temperatur
(˚C)
Psykrofile bakterier
Mesofile bakterier
Termofile bakterier
Tema 3
Figur 11. Vækstens afhængighed af pH hos forskellige mikroorganismer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Vækstrate (V)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH
Acidofile bakterier
Gær
Neutrofile bakterierBasofile bakterier
Tema 3
Figur 12. Vækstens afhængighed af næringsstofkoncentrationen.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Antal levende celler (N) Høj koncentration
Lav koncentration
Tid (t)
Tema 3
Figur 13. Vækstens afhængighed af inhibitorer eller giftstoffer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Antal levende celler (N)
Uden tilsætning
Giftstof
Tilsætning
Inhibitor
Tid (t)
Tema 3
Nærings-substrat
Inspektions-vindue
Flowkontrol
Kølevand
Kølekappe
Temperaturkontrol Omrørings-spader
Kontrol af lufttilførsel
Sterilfilter
pH-kontrol
Trykkontrol
Syre-/basetank
Luft
Luft
Høst
Kølevand
Motor
Høst
L ft
Luft
evand
vand
Figur 14. En bioreaktors virkemåde.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Tema 3
Figur 16. Eksempler på downstreamprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Forbehandling
Væsker
Opløsning
Yderligere oprensning og evt. udkrystallisering
Færdige produkt
Affald
Binding til kolonnemateriale Ekstraktion
Udvaskning af kolonne
Ekstraktion med opløsningsmiddelKemisk fældning
Faste stoffer
Filtrering
FiltreringiAffald Affald
Tema 3
Figur 17. Oversigt over stofskiftet.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Glycolyse
Anaboliske processer
Citratcyklus
Elektron-transportkæde
Gæring
Føde
Carbo-hydrater
Proteiner
Fedt
Nucleo-tider
Andre produkter
O2
Monosaccharider
Aminosyrer
Fedtsyrer
Metabolitter CO2
H2O
Mitokondrie
Celle
Kataboliske processer
Tema 3
Figur 18. Hydrocarbonernes inddeling.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Alkan Alken Alkyn Cykloalkan Benzen
Molekyle
Ethan Ethen Ethyn Cyclohexan Benzen
C CH H
HH
HH
CCH
H
H
HH
HHHH
H
H H
H H
HHH
H
H
H
H
H CC
C
C
C
C C
C
H
H
C
C
C
C C
C
Tema 3
Figur 19. De vigtigste funktionelle grupper.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Stofgruppe Funktionel gruppe Opbygning Præfiks Suffiks
Carboxylsyrer Carboxylsyregruppe Carboxy- -syre
Estere Estergruppe R(oxocarbonyl) -syre(R2)ester
Amider Amidogruppe Carbamoyl- -amid
Aldehyder Formyl- -al(gruppen er endestillet) Oxo- eller carbonylgruppe =OKetoner Oxo- -on(gruppen er sidestillet) Alkoholer Hydroxygruppe R-OH Hydroxy- -ol
Thioler Thiogruppe R-SH Sulfanyl- -thiol
Aminer Aminogruppe R-NH2 Amino- -amin
RH
CO
O
R1R2
CO
O
R
HCO
O
NH2R
C
O
R
CR
Tema 3
Figur 20. Den højest prioriterede funktionelle gruppe.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
-syre
O
OHC C
NH2
H
C H
C
H
O NH2
Tema 3
Figur 21. Molekylets hovedkæde.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Butansyre
2C 1C
NH2
H
3C H
4C
H
O
O
OH
NH2
Tema 3
Figur 22. Alkanernes navne på baggrund af hovedkædens længde.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
C1 Methan
C2 Ethan
C3 Propan
C4 Butan
C5 Pentan
C6 Hexan
C7 Heptan
C8 Octan
C9 Nonan
C10 Decan
C11 Undecan
C12 Dodecan
Tema 3
Figur 23. Nummerering af grupper.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
2,4-diamino-4-oxobutansyre(aminosyren asparagin)
2C C
NH2
H
C H
4C
H
O
O
OH
NH2
Tema 3
Figur 24. Sidekædernes placering.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
3-methyl-2-aminopentansyre(aminosyren isoleucin)
CH CH COOH
CH3
NH2
CH3 CH2
Tema 3
Figur 25. a-aminosyren asparagin.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
αC C
NH2
H
βC H
γC
H
O
O
OH
NH2
Tema 3
Figur 26. Primære, sekundære og tertiære alkoholer og aminer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Atomgruppe Primær Sekundær Tertiær
Alkohol
Amin
C HR
H
OH
C HR
R
OH
C RR
R
OH
NH
HR N
H
RR N
R
RR
Tema 3
Figur 27. Phenol.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Phenol
H
H
H
H
OH
OH H
C
C
C
C C
C
Tema 3
Figur 28. Vigtige organiske reakionstyper.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Reaktionstype Beskrivelse Eksempler
Substitution R-A + B R-B + A
Addition C=C + A-B - C C -
Elimination
Decarboxylering R-COOH R-H + CO2
Oxidation /reduktion Aox + Bred Ared + Box
Syre-base-reaktion S1 + B2 B1 + S2
Hydrolyse -C-C- + H2O → -C-OH + H-C-
Kondensation
Polykondensation
A B
Et atom eller en atomgruppe erstattes med et andet atom eller atomgruppe
Et lille molekyle adderes til en dobbeltbinding hvorved den ene af bindingerne i dobbelt-bindingen sprænges
Et lille molekyle ernes så der dannes en dobbeltbinding
Fraspaltning af CO2
Atomer oxideres eller reduceres ved at der overføres elektroner imellem dem
Overførsel af hydron fra en syre (S) til en base (B). Vand kan optræde som syre eller base
Spaltning af molekyle under optagelse af vand
Sammenbinding ved fraspaltning af et mindre molekyle, fx vand eller phosphat
Sammenbinding af enheder i polymerer
Overførsel af funktio-nelle grupper vha. coenzymer
Omdannelse mellem mættede og umættede fedtsyrer
Omdannelse mellem mættede og umættede fedtsyrer
Fraspaltning af carboxyl-syregrupper i respira-tionsprocesserne
Mange delprocesser i respirationen hvor der sammen med elektro-nerne overføres H eller O
Aminosyrers og carboxylsyrers reaktion med vand
Nedbrydning af carbo-hydrater, protein og triglycerider
Opbygning af triglycerider
Syntese af polypeptider
e-
H+
A B
- C C -C=C + A-B
S1 + H2O → B1 + H3O+
B1 + H2O → S1 + OH-
R-C-OH + HO-R → R-C-O-R + H2O
n H2N-CH- COOH → N-CH-C + (n-1)H2O
O O
R R
H O
Tema 3
Figur 29. Hydrolyse af a. Kulhydrat, b. Triglycerid og c. Protein.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
C CN N
R2
H O
H R1
H
C
H
O
C OH
a
b
c
Amylaser / glucosidaser
H OH
CH2OHO
HOHHH
O. . .
. . .
H OH
CH2OHO
H
OH H2O HO
H
O
H
HOHH
GlycosidbindingPolysaccharid
Esterbinding Triglycerid Frie fedtsyrer1,2,3-propantriol
PeptidbindingProtein
C C HN NOH
R2
H O
H R1
H
C
H
O
C OH. . .
Aminosyre
H OH
OH
CH2OHO
H
OHHOHHH
O. . .H
H OH
CH2OHO
H
HOHH
Glucose
Proteaser / peptidaser
+
H2O+ +
3 H2O+ +
+
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
O
O C
H
H
O
O CO
O C
O
HO
HO
HO
CO
CO
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
Lipaser / esteraser
OH
OH
OH
Tema 3
Figur 30. ATP. a. Kemisk struktur. b. Phosphorylering og dephosphorylering.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
OHHO
P OO P
O
O-
O
O
O-
P OH
O
O-
NH2
H2C
NN
N N
a
O
3 phosphatAdenosin
Adenosintriphosphat (ATP)
b
CO2
H2O
O2
C6H12O6
Respiration EnzymEnergi-krævende proces
PiPi Pi
A
PiPi Pi
A
PiPi Pi
A
Pi PiPi
A
Tema 3
Figur 31. Redoxreaktion.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
2 H2 O2 2 H2O
4 e-
→+
Elektrondonor Elektronacceptor
Tema 3
Figur 32. Vigtige redoxbegreber.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Begreb Forklaring
Reduktion Optagelse af elektroner
Oxidation Afgivelse af elektroner
Elektrondonor Atom som afgiver elektroner
Reduktionsmiddel
Elektronacceptor Atom som optager elektroner
Oxidationsmiddel
Oxidationstal (OT) Tal for hvor mange elektroner et atom har optaget (-) eller afgivet (+) i forhold til et frit atom af det pågældende grundstof (OT = 0)
Tema 3
H C H H C H
OxideretReduceret
O O
H H
C
O
OHC
O
C
OHO
O
2 H 2 H
2 H2 H O OH
H
H
H
Methan CarbondioxidMethansyreMethanal Methanol
OT for C: -IV -II 0 +II +IV
Figur 33. Oxidation og reduktion af de oxygenholdige funktionelle grupper.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Tema 3
Figur 34. Elektronoverførsler ved respirationsprocessen.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
0 +I -II 0 +IV-II +I -II
OT: C6H12O6 + 6 O2 + 30 (ADP + Pi) → 6 CO2+ 6 H2O + 30 ATP
6 · 4↑12 · 2↓
Tema 3
Figur 35. NAD+ og FAD’s struktur og reaktion med H+ og e-.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
PH2C CH2O PO O
O-
NH2
O
O-
O
HCOH
HCOH
CH2
HCOH
H2C CH2
R R
NH2
N+
N+
H H
H H
O
OO P
O
O-
OP
O
O-
H
OHOH
O
H H
R R
C
H
C
H
HNH2
O
O
N N
N
HH H
N
H
N H
C
H
HNH2
O
a
OH HO
NAD+
2H+ 2e-+
H++
2H+ 2e-+
NH2
OHOH
O
H3C
H3C N NH
N N
N N
N
HH H
N
H
b FAD
NAD+ NADH + H+
FAD FADH2
2H+ 2e-+
2H+ 2e-+
O
O
H3C
H3C N NH
N N
O
O H3C
H3C NH
H
NH
N N
O
O
Tema 3
Figur 36. Elektronoverførsler ved alkoholgæring.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
OT: 0 +I -II -III +I -I +I -II +I +IV-II
C6H12O6 + 2 (ADP + Pi) → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP
2 · 4↑2 · 3↓
2 · 1↓
Tema 3
Figur 38. Respirationens delprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
C6H12O6Glucose
2 NAD+
2 ADP + 2 Pi
4 H2O
2 ADP + 2 Pi
6 NAD+
2 FADH2
2 ATP
2 NADH + 2 H+
2 H2O
2 NAD+ 2 NADH + 2 H+
Glycolyse
Elektrontransportkæde
Citratcyklus
PyruvatCH3COCOO-
10 NAD+
2 FAD
28 ADP + 28 Pi
6 O2
12 H2O
28 ATP
2 ATP
6 NADH + 6 H+
4 CO2
2 FAD
2 CO2
Tema 3
Figur 39. Ethanolgæringens delprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
2 NAD+
2 ADP + 2 Pi
2 ATP
2 NADH + 2 H+
2 CO2
C2H5OH 2 ethanol
Glycolyse
Gæring
2 pyruvatCH3COCOO-
C6H12O6Glucose
Tema 3
Figur 40. Trivialnavne og systematiske navne på stofskiftets molekyler.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Dihydroxyacetonephosphat
Glyceraldehyd-3-phosphat
Glycerat-1,3-diphosphat
Glycerat-3-phosphat
Glycerat-2-phosphat
Enolpyruvat-2-phosphat
Pyruvat
3-hydroxy-2-oxopropyl-phosphat
Phosphorsyre(2-hydroxy-3-oxopropyl)ester
Phosphorsyre(2-hydroxy-3-phosphat-1-oxo-propyl)ester
2-hydroxy-3-phosphat-propanoat
3-hydroxy-2-phosphat-propanoat
2-phosphat-prop-2-enoat
2-oxopropanoat
Glykolyse
Acetyl
Acetyl-CoA
Citrat
Isocitrat
α-ketoglutarat
Succinyl-CoA
Succinat
Fumarat
Malat
Oxaloacetat
Ethanoyl
Ethanoyl-CoA
2-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat
1-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat
2-oxopentandioat
Butandioyl-CoA
Butandioat
(E)-but-2-endioat
2-hydroxybutandioat
2-oxobutandioat
Citratcyklus
Lactat 2-hydroxypropanoat
Gæring
Tema 3
Figur 41. Glycolyse.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
HC O
HC OH
CH2O Pi
C OO
HCOH
CH2O
HCOH
Pi CH2O PiPi
Pi
Pi
H2CO
OC
CH2OH
Pi
C O
CH3
COO–COO–
HCO
CH2OH
COO–
PiCO
CH2
COO–
H2O
6
5
4
2 NADH + 2 H+22 NAD+
Glucose
Glucose-6-phosphat
Fructose-6-phosphat
Fructose-1-6-diphosphat
Dihydroxyacetonephosphat
2 glycerat-1,3-diphosphat
2 glycerat-3-phosphat
2 glycerat-2-phosphat 2 pyruvat
2 enolpyruvat-2-phosphat
Glyceraldehyd-3-phosphat
Pi
OH
OH
CH2OHO
OHHO
OH
OH
OCH2
O
OHHO
HO
Pi
O
OH
OCH2 CH2OH
HO
HO
Pi PiO
OH
OCH2 CH2O
HOADPATP
1 2
+2 Pi
2 ADP 2 ATP+
2 Pi
2 ADP 2 ATP
7 8 9 10
ADPATP
35
4
Glucose
Glucose-6-phosphat
Fructose-6-phosphat
Fructose-1-6-diphosphat
Dihydroxyacetonephosphat
Glyceraldehyd-3-phosphat
H2CO
OC
CH2OH
Pi
HC O
HC OH
CH2O Pi
Pi
OH
OH
CH2OHO
OHHO
OH
OH
OCH2
O
OHHO
HO
Pi
O
OH
OCH2 CH2OH
HO
HO
Pi PiO
OH
OCH2 CH2O
HOADPATP
1 2
ADPATP
3
Tema 3
Figur 42. Glycolysens reaktioner.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Proces Enzym Forklaring
Hexokinase
Phosphoglucoseisomerase
Phosphofructokinase
Aldolase
Triosephosphatisomerase
Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase
Phosphoglyceratkinase
Phosphoglyceratmutase
Enolase
Pyruvatkinase
Glucose phosphoryleres
Glucose-6-phosphat omdannes til fructose-6-phosphat. Fructose og glucose er isomere molekyler som har samme bruttoformel. Processen kaldes en isomerisering
Fructose-6-phosphat phosphoryleres endnu engang
Fructose-1,6-diphosphat spaltes til glyceraldehyd-3-phosphat(phosphorsyre (2-hydroxy-3-oxopropyl)ester) og dihydroxyacetonephosphat (3-hydroxy-2-oxopropyl-phosphat), to isomere C3-forbindelser. Kun den ene, glyceraldehyd-3-phosphat kan bruges i de efterfølgende processer
Enzymet katalyserer omdannelsen mellem glyceraldehyd-3-phosphat og dihydroxyacetonephosphat. Da der forbruges glyceraldehyd-3-phosphat i de efterfølgende processer, vil mere dihydroxyacetonephosphat blive omdannet
Glyceraldehyd-3-phosphat oxideres ved at der overføres e- og H+ til NAD+. Herved dannes der 2 NADH, da der er to substratmolekyler for hver glucose der omdannes. Energifrigørelsen ved oxidationen bruger enzymet til at phosphory-lere substratet vha. en phosphation
Glycerat-1,3-diphosphat (phosphorsyre-(2-hydroxy-3-phosphat-1-oxopropyl) ester) dephosphoryleres og phosphat overføres til ADP. Herved dannes 2 ATP
Phosphat skifter placering på molekylet ved en isomerisering
Der dannes en dobbeltbinding ved ernelse af vand. Det kaldes også en elimination eller en dehydrering. Resultatet er at bindingen til phosphat bliver mere ustabil
Phosphat overføres til ADP ved en dephosphorylering så der dannes endnu 2 ATP. Reaktionens produkt er pyruvat (2-oxopropanoat)
Tema 3
Figur 43. Ethanolgæring.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
C OH
CH3
H
H
Pyruvat Pyruvatdecarboxylase
H+ CO2
Alkoholdehydrogenase
NADH + H+ NAD+
O
COO-
C
CH3
Ethanal Ethanol
O
H
C
CH3
Tema 3
Figur 44. Lactatgæring.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
C OH
CH3
COO-
H
Pyruvat Lactatdehydrogenase
NADH + H+ NAD+
O
COO-
C
CH3
Lactat
Tema 3
Figur 45. Mitokondriets opbygning.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Ydre membranIntermembranrumIndre membranMatrixEnzymer i elektron-transportkædenEnzymer i citratcyklus
Tema 3
Figur 46. HSCoA og acetyl-CoA.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
O
HO P
OH
OH
O
NH
HS
O
OO P
O-
O
O P
O-
O
NH2
H3C CH3
NN
NN
OHO
O
HSCoA
Acetyl-CoA
NH
O
HO P
OH
OH
OO
OO P
O-
O
O P
O-
O
NH2
H3C CH3
NN
NN
OHO
O
NH
H3C
O
NH
S
Tema 3
Figur 47. Omdannelse af pyruvat til acetyl (ethanoyl).Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Pyruvat Acetyl-CoA
CO2 NADH + H+NAD+2 H+
O
COO-
C
CH3
O-C
CH3
O+C
CH3
O
C
SH3C CoA1 2
CoA H+
3
Tema 3
Figur 48. Citratcyklus.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
2 acetyl-CoA2 HSCoA + 2 H+
2 H2O
2 oxaloacetat
2 α-ketoglutarat
2 succinat
2 fumarat
2 succinyl-CoA
2 malat
2 citrat
2 isocitrat
2 H2O
2 H2O
2 NADH + 2 H+
2 NAD+
2 NADH + 2 H+
2 NADH + 2 H+
2 NAD+
2 NAD+
2 FADH2
2 FAD
2 ATP
2 GDP2 GTP2
2 ADP
2 CO2
2 CO2
2 HSCoA
2 H+
C O
CH2
CCH3 S CoA
COO–
COO–
C O
CH2
CH2
COO–
COO–
CH2
CH2
COO–
COO–
C
C
COO–H
H–OOC
C O
CH2
CH2
S
COO–
HOCH
CH2
COO–
COO–
HOC
CH2COO–
COO–
CH2COO–
CH
HO CH
COO–
COO–
CH2COO–
O
Pi
CoA
1
2
3
4
5
6
7
8
Tema 3
Figur 49. Reaktionerne i citratcyklus.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
1
2
3
4
5
6
7
8
Proces Enzym Forklaring
Citratsyntase
Aconitase
Isocitratdehydrogenase
α-ketoglutarat-dehydrogenase
Succinyl CoA-syntetase
Succinatdehydrogenase
Fumarase
Malatdehydrogenase
Oxaloacetat (2-oxobutandioat) carboxyleres til citrat
Citrat (2-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat) omlejres til sin isomere form isocitrat
Isocitrat (1-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat )oxideres, og de fraspaltede elektroner optages sammen med hydroner af NAD+ så der dannes NADH + H+. Desuden sker der en decarboxylering hvorved CO2 fraspaltes. Produktet er α-ketoglutarat (2-oxopentandioat) som er en C5-forbindelse
α-ketoglutarat oxideres og decarboxyleres endnu engang. Reaktionen svarer helt til decarboxyleringen af pyruvat. Også her bindes produktet, en succinyl-gruppe i en energirig binding til CoA, så der dannes succinyl-CoA (butandioyl-CoA)
Succinat (butandioat) spaltes fra succinyl-CoA. Ved processen sættes phosphat på guanosindiphosphat, GDP, hvorved der dannes GTP. GTP overfører phosphat til ADP så der dannes ATP Succinat omdannes til fumarat ((E)-but-2-endioat). Det er en elimination da der fraspaltes H-atomer og dannes en dobbeltbinding. Reaktionen frigør ikke tilstrækkelig energi til at danne NADH, men 2 H overføres i stedet til FAD, som derved omdannes til FADH2
H2O adderes til fumarat så der dannes malat (2-hydroxybutandioat)
Malat oxideres til oxaloacetat ved endnu en dehydrogenering. Elektroner og hydroner overføres til NAD+, og NADH og H+ overføres til elektrontransport-kæden
Tema 3
Figur 50. Elektrontransportkæden.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
++
+ + +++
+
- --
-- -
---
-
- --
-
---
-
-
--
-
--
-
- ++ +
+ +
++ +
-- -
Indre mitokondriemembran
Lav pHHøj pH
Kompleks I
Kompleks II
Kompleks III
Kompleks IV
ATP-syntase
2 H+ + 2 e-
NADH + H+
(fra glycolyse og citratcyklus)
4 H+
UQ UQH2
2 e-
4 H+
NAD+
FADH2
2 H+ + 2 e-
2 H+ + 2 e-
FAD
Intermem-branrum
Matrix
4 H+
ADP + Pi
ATP
4 H+
½ O2
H2O
UQ UQH2
4 H+
2 H+
4 H+
2 H+
Cyt bcoxCyt bcred
Tema 3
Figur 51. Hæmgruppens kemiske struktur.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Fe++
N
N
N
N
CH2
CH2
COO–
CH2
CH2
CH3
CH3
C
CHR
R
R
C
H3C
COO–
H
R
R
H
R
Tema 3
Figur 52. Eksempler på anaerobe respirationsprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Nitratreduktion (denitrifikation): 0 +V +IV 0
OT: 5 C6H12O6 + 24 NO3- + 24 H+ → 30 CO2 + 12 N2 + 42 H2O
Sulfatreduktion (sulfatånding): 0 +VI +IV -II
OT: C6H12O6 + 3 SO42- + 6 H+ → 6 CO2 + 3 H2S + 6 H2O
Jernreduktion: 0 +III +IV +II
OT: C6H12O6 + 24 Fe3+ + 6 H2O → 6 CO2 + 24 Fe2+ + 24 H+
Tema 3
Figur 53. Respiration af protein og fedt.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Hydrolyse
Polysaccharider
Acetyl-CoA
Citratcyklus
Dihydroxy-acetone-
phosphat
NAD+
NADH + H+
Oxalo-acetat
α-ketoglutarat
Fumarat Succinyl-CoA
Pyruvat
Proteiner
Aminosyrer
Hydrolyse
Deaminering
NH4+
Urinstof eller urinsyre
Glucose
Triglycerider
Fedtsyrer
FAD
FADH2
NAD+NADH + H+
Hydrolyse
1,2,3-propantriol
β-oxidation
Glycolyse
Oxaloacetat
Ketosyre
Tema 3
Glycolyse
Pyruvat
Citratcyklus
Glucose
Acetyl-CoA
NADH, succinyl-CoA
ATP
ATP, NADH, citrat
4
3
1
1
3
ADP, NAD+
Glucose-6-phosphat
AMP, fructose-6-phosphat
ATP, citrat
ATP, NADH, acetyl-CoA
Figur 54. Respirationens regulering.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Tema 3
Figur 55. Metabolitter.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Fotosyntese
Ethanol
Acetat (eddike)
Lactat(syrnede mælkeprodukter)
Methanat (methansyre)
Fedtsyrer
Tetracyklin (antibiotikum)
Butanol
Butanat (butansyre)
Propanon (acetone)
Gibberellin (plantehormon)
Steroider (hormoner)
Biopolymerer (plast)
Amylose (stivelse)
Citrat(citronsyre)
Acetyl-CoA
Oxalo-acetat
Streptomycin (antibiotikum)
Penicillin(antibiotikum)
Aspartat (aminosyre)
Acetat (eddike)
Methan (biogas)
Cystein (aminosyre)
Pyruvat
Glucose
Tema 4
Figur 2. Aminosyrernes generelle struktur.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
C OHC
H O
R
H2N
Hydrogen
Aminogruppe
Carboxylsyregruppe
Radikal
Tema 4
Figur 3. De 20 aminosyrer i de levende organismer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Ikke-polære hydrofobe radikaler
Negativt ladede radikaler
Alanin (A, ala)H
C
O
C O–+H3N
CH3
Valin (V, val)
CH
CH3H3C
H
C
O
C O–+H3N
Leucin (L, leu)
CH
CH3H3C
H
C
CH2
O
C O–+H3N
Isoleucin (I, ile)
CH2
H
C
CH3
CH CH3
O
C O–+H3N
Polære hydrofile radikaler
Glycin (G, gly)
H
H
C
O
C O–+H3N
Serin (S, ser)
H
H
C
CH OH
O
C O–+H3N
Phenylalanin (F, phe)H
C
CH2
O
C O–+H3N
Tryptophan (W, Trp)H
N
C
CH2
H
O
C O–+H3N
Methionin (M, met)H
C
CH2
CH2
S
CH3
O
C O–+H3N
Threonin (T, thr)
CH3
H
C
CH OH
O
C O–+H3N
Cystein (C, cys)H
C
CH2
SH
O
C O–+H3N
Tyrosin (Y, tyr)H
C
CH2
OH
O
C O–+H3N
Asparagin (N, asn)H
C
CH2
C
O
O
C O–+H3N
NH2
Glutamin (Q , gln)H
C
CH2
CH2
C
O
O
C O–+H3N
NH2
Aspartat (D, asp)H
C
CH2
C
O
O
C O–+H3N
O–
Glutamat (E, glu)H
C
CH2
CH2
C
O
O
C O–+H3N
O–
Prolin (P, pro)H
C
CH2
CH2
H2C
O
C O–+H2N
Positivt ladede radikaler
Lysin (K, lys)H
C
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3+
O
C O–+H3N
Arginin (R,arg)
NH2+
H
C
CH2
CH2
CH2
NH2
N
C
O
C
H
O–+H3N
Histidin (H, his)H
C
CH2
C
NH
CH+HN
O
C
HC
O–+H3N
Tema 4
Figur 4. Aminosyrers optagelse og afgivelse af hydroner.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
C O-C
H O
R
H2N
H+
H+
C O-C
H O
R
+H3N C OHC
H O
R
+H3N
H+
H+
pH ≈ 9 pH ≈ 2
Tema 4
Figur 5. Dannelse af peptidbinding.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
H N
R1
H
C
H
O
CH N
R2
H
C
H
O
C OH H2O+ +C CNH
R1
H O
H
OH N
R2
H
C
H
O
C OH
Tema 4
Figur 6. Primærstruktur af hormonerne oxytocin og ADH.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
S
S
CysTyr
Ile
GlnAsp
Cys Pro Leu Gly
Oxytocin
S
S
CysTyr
Phe
GlnAsp
Cys Pro Arg Gly
Antidiuretisk hormon (ADH)
Tema 4
Figur 7. Eksempler på sekundærstruktur i enzymet glucoseoxidase.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Hydrogenbinding
Hydrogenbinding
N
C
N
H
N
N
H
C
N H
H
C
C
C
Naα-helix
O
N
NH
CO
C
H
C
OC
C
C
R
O
CO
C
C
RH
RH
H R
R
H
R
H
N
C
H
N H
C
C
O
C
C
R
O
RH
H
H
C
C
R
O
H
N
N
HH
H
O
C
R R
CH
CH
CC
O
bβ-foldeblad
R
R
R
CN
H
H RH RH
N
HH
O
C C
CO
C
R
N
H
H
O
C C
CO
R
N
H
H
O
C C
CO
C
RH
CC
RH
C
R
N
H
N
HH
O
C
CO
N
HH
C C
O R
N
H
O R
H
CC N
HH
C C
O R
N
H
O R
H
CC
N
H
O R
H
CCN
HH
C C
O R
N
H
N
H
Tema 4
Figur 8. Interaktion mellem aminosyrernes radikaler i proteinets tertiærstruktur.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Hydrofob lomme
Disulfidbindingeller svovlbro
Hydrogenbinding
Ionbinding
CH 3
CH 3
CHCH 2CH 3
CH 2 CHCH 3
S CH2SCH2
NH3+CH2CH2 CH2C CH2
-O
O
OH O C
NH2
CH2CH2
CH2
CH 2
Tema 4
Figur 9. Denaturering pga. pH.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
NH3+
CH2CH2
CH 2
C CH 2-O
O
NH 3+
CH 2
CH 2
CH2
CCH
2
HO
OH+
Tema 4
Figur 11. 2D-gelelektroforese.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
+
+
-
-
Negativt ladet
1Adskilles på baggrund af ladning
2Tilsættes SDS og adskilles på baggrund af størrelse
Positivt ladet
Lav pH
pIStort Lille
Høj pH
Neutralt
Tema 4
Figur 12. Western blotting med antistoffer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Antistoffer
Nitrocellulosepapir
Gel
FarvereaktionEnzymAntistofProtein
Tema 4
Figur 13. Bestemmelse af aminosyresekvens.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
1+
+
2 3 4
1 2 3 4
+1 2 3 4
+2 3 4
2 3 4
Mærkning
Mærkning
Fraspaltning
Fraspaltning
Mærkning
Fraspaltning
H2N C
H
R1
N C S C
H
R2
C
O
C
S
O
N
H
N C
H
R1
N C
H
C
HH
R2
C
O
C
O
N
H
HNH
N
R1O
C
HS
R2
C
O
+ H2N
Tema 4
Figur 14. Røntgenkrystallografi.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
RøntgenfilmRøntgenstråle Krystalliseret protein
Tema 4
Figur 15. Energiprofilen for en reaktion.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Energi
Forløb af reaktionen
Ea
Tema 4
Figur 16. Aktiveringsenergi.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Tema 4
Figur 17. Energiprofilen for et sammenstød mellem et dinitrogenmole-kyle (N2) og et dioxygenmolekyle (O2).Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
O O N N
O ON N
OO N
N
Energi
Forløb af reaktionen
Ea
Tema 4
Figur 18. Fordelingen af molekylernes hastighed ved en given temperatur.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Antal molekyler
Hastighed / kinetisk energi
Aktiveringsenergi uden katalysator
Aktiveringsenergi med katalysator
Tema 4
Figur 19. Energiprofilen for en katalyseret og en ikke-katalyseret reaktion.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Energi
Forløb af reaktionen
Ea1 Ea2
S E
P
Tema 4
Figur 20. Skematisk model for glucoseoxidase.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
a bReaktivt center
Reaktivt center
Substrat
Tema 4
Figur 21. Placeringen af cofaktor i enzym.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Cofaktor
+
Apoenzym
Reaktivt center
Holoenzym
Tema 4
Figur 23. De fire delprocesser i glucoseoxidases katalytiske oxidation af glucose.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
HO
1
OH
HOCH2
O
OHOH
Glucose (S1)
2
OH
HOCH2
O
HOOOH
Glucono-1,5-lacton (P1)
3
OO
Dioxygen (S2)
4Dihydrogenperoxid (P2)
H2O2
HN N
H3C
FAD
H3C N NH
NR
N
O
O
His516
Glu412
His559
O-
HN
N
O
...
HN
OH
OHOH
N
His516Glu412 O-
O
CH2
......
...
H3C
FAD
H3C N NHH
N
R
N
O
O
.. .
OH
HO
O
His559
NH
N
HN N
His516
-
H3C
FAD
H3C N NH
NR
N
O
O
Glu412 O
O
...
H
H
H
His559
N
N
H3C
FAD
H3C N NH
N
HN N
N
OO
O
O
His516
Glu412
His559
OH...
...N
N
O
......
R
...H
H
Eox ES1
ES2 Ered
-
Tema 4
Figur 24. Enzymernes klassifikation.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Nr.
1
2
3
4
5
6
Klasse
Oxidoreductaser
Transferaser
Hydrolaser
Lyaser
Isomeraser
Ligaser
Reaktionstype
Redoxreaktioner, dvs. overførsel af elektroner fra et molekyle til et andet
Overfører en funktionel gruppe fra et molekyle til et andet
Spalter molekyler under samtidig optagelse af vand
Spalter molekyler vedandre reaktionstyper endoxidation eller hydrolyse
Flytter atomer eller atom-grupper inden for molekylet
Binder to molekyler sammen.Ligaser kaldes også syntetaser
Eksempler fra glycolysen og citratcyklus
Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase, isocitrat-dehydrogenase, α-ketoglutaratdehydrogenase, succinat-dehydrogenase og malatdehydrogenase
Hexokinase og phosphofructokinase
Aldolase og enolase
Triosephosphatisomerase og aconitase
Carboxylase
Tema 4
Figur 25. Reaktionshastighed som funktion af enzymkoncentrationen.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Reaktionshastighed (V)
Enzymkoncentration [E]
Tema 4
Figur 26. Dannelse af produkt som funktion af tiden ved fire forskellige substratkoncentrationer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Produkt Ligevægt
Tid
[S3]
[S4]
[S2]
[S1]
V0
Tema 4
Figur 27. Sammenhængen mellem substratkoncentrationen og begyndelseshastigheden.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Begyndelses-hastighed (V0)
Substratkoncentration [S]
½ Vmax
Vmax
KM
Tema 4
Figur 28. Lineweaver-Burk plot.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
V0 1
Vmax
1 KM 1
-
Vmax KM
hældningen =
[S]1 0
Tema 4
Figur 29. Turnoverværdier for nogle enzymer ved 20 °C.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Enzym
Katalase
Carbonsyreanhydrase
Lactatdehydrogenase
Chymotrypsin
DNA-polymerase I
40.000.000
600.000
1000
100
15
kcat (substratmolekyler pr. sek.)
Tema 4
Figur 30. Reaktionshastighed som funktion af temperaturen.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Reaktionshastighed (V)
Temperatur °C
D
Optimum
10 20 30 40 50
Tema 4
Figur 31. pH-optimum for nogle fordøjelsesenzymer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Reaktionshastighed (V)
pH
Sucrase
Pepsin Spytamylase
Trypsin
2 4 6 8 10
Tema 4
Figur 32. Kompetitiv og nonkompetitiv inhibitor.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
a
b
Enzym
Substrat
Reaktivt center
Regulatorisk center
Kompetitivinhibitor
Reaktivt center
Enzym
Substrat
Regulatorisk center
Nonkompetitiv inhibitor
Tema 4
Figur 33. Effekten af inhibitorer på reaktionshastigheden.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Reaktionshastighed (V) Vmax uden inhibitor
Vmax med kompetitiv inhibitor
Vmax med nonkompetitiv inhibitor
Substratkoncentration [S]
Tema 4
Figur 34. Lineweaver-Burk plot med kompetitiv og nonkompetitiv inhibition.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Vmax 1
a
[S]1
V 1
Uden inhibitor
Stigende [I]
Kompetitivinhibitor
[S]1
V 1
Stigende [I]
Nonkompetitivinhibitor
b
[S]1
V 1
Uden inhibitor
Tema 4
Figur 35. Effekten af acetylcholinesterase.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
CH3 CH2 CH2 H2ON(CH3)3C
O
O ++
CH3 CH2HO CH2 H+N(CH3)3C
O
O- +++
[2-(acetyloxy)ethyl]trimethylammonium (acetylcholin)
Acetylcholinesterase
Acetat (2-hydroxyethyl)trimethylammonium (cholin)
Tema 4
Figur 36. Genet for glucoseoxidase.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Promotor TerminatorStrukturgen
Tema 4
Figur 37. Optimering af produktionsorganismer ved inducerede mutationer.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Bestråling
Opformering på agar med indikatorScreening
Svampesporer
Videre dyrkning
Tema 4
Figur 38. Eksempler på restriktionsenzymer og deres klippesekvenser.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
BamHI
EcoRI
HindIII
T
G
G A
GA
A
C
G
A A T T C
C
C C T A G
A A
G
A
AG
G
C TT
CT T
TTC
Tema 4
Figur 39. cDNA-metoden.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Aktivering af gen
Gen
Transkription
mRNA
Oprensning
mRNA
cDNA
Oversættelse medrevers transkriptase
Tema 4
Figur 40. Søgning i cDNA-biblioteker.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
1 2 3 4
Proteina
SekventeringAminosyresekvens
OversættelseMulige prober
b Prober tilsættes
DNA-polymerase Mærkede nucleotider
Enzymbundneantistoffer
EnzymAntistof
Farvereaktion
cDNA
Tema 4
Figur 41. Det konstruerede glucoseoxidase-gen.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Taka-promotorfra A. oryzae
Amyloglucosidase-terminator fra A. niger
Glucoseoxidase-strukturgenfra A. niger
Tema 4
Figur 42. Plasmidet pToC90.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
pToC90
Pamds
amdS
Tamds
Amp
ori pUC19
29733149
3592
4354
5211 0
1073
Tema 4
Figur 43. Klipning og sammensætning af gen og plasmid.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Gen
Klippesteder
Plasmid Plasmid med indsplejset gen
Sticky endsRestriktionsenzym Ligase
Tema 4
Figur 44. Fremstilling af protoplaster.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Glucanase
PEG
Selektivt medium
Ikke-selektivt mediumGendannelse af cellevægVidere dyrkning
Selektivt medium
Plasmider
Svampeceller
Protoplaster
Plasmid optagesGen integreres
Tema 4
Figur 45. Polyethylenoxid, PEG.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
O( (HO OHn
Tema 4
Figur 47. Mikrobiologiske laboratoriers inddeling i risikoklasser.Bioteknologi 2 © 2010 · by Nucleus Forlag ·Grafik: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-46-8.
Miljøklasse
Miljøklasse 1
Miljøklasse 2
Miljøklasse 3
Miljøklasse 4
Krav
Arbejde med mikroorganismer fra risikogruppe 1 som efter al sandsynlighed ikke forårsager sygdom hos mennesker eller problemer for miljøet
Arbejde med mikroorganismer eller vektorer fra risiko-gruppe 2 som kan forårsage sygdom hos mennesker,men hvor der findes effektiv forebyggelse eller behandling. Der er lille risiko for spredning til omgivelserne
Arbejde med mikroorganismer eller vektorer fra risiko-gruppe 3 som kan forårsage alvorlig eller dødelig sygdom hos mennesker, men hvor der findes effektiv forebyggelse eller behandling. Det kan fx være virussom kan inficere humane celler. Der kan være risiko for spredning til omgivelserne.Projekterne skal forhåndsgodkendes af Arbejdstilsynet
Arbejde med mikroorganismer eller vektorer fra risiko-gruppe 4 som indebærer en høj risiko for alvorlige eller potentielt dødelige sygdomme, og hvor der sædvanligvis ikke findes effektiv forebyggelse eller behandling. Der kan være stor risiko for spredningtil omgivelserne.Projekterne skal forhåndsgodkendes af Arbejdstilsynet
