bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Modified chemotactic peptides: synthesis, crystal conformation, and activity of For‐Hse(Me)‐Leu‐Phe‐OMe
Authors: Torrini I. , Zecchini G. Pagani , Paradisi M. Paglialunga , Lucente G. , Gavuzzo E. , Mazza F. , Pochetti G. , Traniello S. , Spisani S.
Published: May 2005

The presence of the sulfur atom of the methionine side chain exerts significant effects at different levels on biochemical behavior of chemotactic N‐formylpeptides. In order to acquire more information on this point, the synthesis, the conformation in the crystal, and the activity of For‐Hse(Me)‐Leu‐Phe‐OMe (2)—an oxygen analogue of For‐Met‐Leu‐Phe‐OMe (f MLP‐OMe) containing the O‐methyl‐L‐homoserine in place of the native methionine at position 1—is reported. The new analogue 2 adopts a conformation that is extended at the first two residues and folded at the C‐terminal phenylalanine. This conformation is different from that of the parent f MLP‐OMe and strikingly similar to that adopted by f MLP‐OBut. The side‐chain spatial orientation of 2 corresponds to that adopted by f MLP‐OH when cocrystallized with an immunoglobulin possessing binding properties similar to those of neutrophil receptors. When tested on human neutrophils the formylpeptide 2 is more active than the parent in the stimulation of directed mobility and maintains both the granule enzyme release activity an the superoxide anion production. © 1994 John Wiley & Sons, Inc.
Hydrodynamics and mass transfer coefficient in activated sludge aerated stirred column reactor: experimental analysis and modeling
Authors: Jin Bo , Lant Paul , Ge Xiangyu
Published: May 2005

The aerated stirred reactor (ASR) has been widely used in biochemical and wastewater treatment processes. The information describing how the activated sludge properties and operation conditions affect the hydrodynamics and mass transfer coefficient is missing in the literature. The aim of this study was to investigate the influence of flow regime, superficial gas velocity (UG), power consumption unit (P/VL), sludge loading, and apparent viscosity (μap) of activated sludge fluid on the mixing time (tm), gas hold‐up (ε), and volumetric mass transfer coefficient (kLa) in an activated sludge aerated stirred column reactor (ASCR). The activated sludge fluid performed a non‐Newtonian rheological behavior. The sludge loading significantly affected the fluid hydrodynamics and mass transfer. With an increase in the UG and P/VL, the ε and kLa increased, and the tm, decreased. The ε, kLa, and tm, were influenced dramatically as the flow regime changed from homogeneous to heterogeneous patterns. The proposed mathematical models predicted the experimental results well under experimental conditions, indicating that the UG, P/VL, and μap had significant impact on the tm, ε, and kLa. These models were able to give the tm, ε, and kLa values with an error around ±8%, and always less than ±10%. © 2005 Wiley Periodicals, Inc.
A general description of detachment for multidimensional modelling of biofilms
Authors: Xavier Joao de Bivar , Picioreanu Cristian , van Loosdrecht Mark C.M.
Published: May 2005

A general method for describing biomass detachment in multidimensional biofilm modelling is introduced. Biomass losses from processes acting on the entire surface of the biofilm, such as erosion, are modelled using a continuous detachment speed function Fdet. Discrete detachment events, i.e. sloughing, are implicitly derived from simulations. The method is flexible to allow Fdet to take several forms, including expressions dependent on any state variables such as the local biofilm density. This methodology for biomass detachment was integrated with multidimensional (2D and 3D) particle‐based multispecies biofilm models by using a novel application of the level set method. Application of the method is illustrated by trends in the dynamics of biofilms structure and activity derived from simulations performed on a simple model considering uniform biomass (case study I) and a model discriminating biomass composition in heterotrophic active mass, extracellular polymeric substances (EPS) and inert mass (case study II). Results from case study I demonstrate the effect of applied detachment forces as a fundamental factor influencing steady‐state biofilm activity and structure. Trends from experimental observations reported in literature were correctly described. For example, simulation results indicated that biomass sloughing is reduced when erosion forces are increased. Case study II illustrates the application of the detachment methodology to systems with non‐uniform biomass composition. Simulations carried out at different bulk concentrations of substrate show changes in biofilm structure (in terms of shape, density and spatial distribution of biomass components) and activity (in terms of oxygen and substrate consumption) as a consequence of either oxygen‐limited or substrate‐limited growth. © 2005 Wiley Periodicals, Inc.
Developing high cell density fed‐batch cultivation strategies for heterologous protein production in Pichia pastoris using the nitrogen source‐regulated FLD1 Promoter
Authors: Resina David , Cos Oriol , Ferrer Pau , Valero Francisco
Published: May 2005

A Pichia pastoris strain expressing a Rhizopus oryzae lipase gene under the transcriptional control of the promoter from the P. pastoris formaldehyde dehydrogenase 1 gene (PFLD) was utilized to study the feasibility of this expression system for recombinant protein production using methanol‐free fed‐batch high cell density cultivations. We have developed a simple and reliable fed‐batch strategy using the PFLD system based on the use of methylamine and sorbitol as nitrogen and carbon sources, respectively, for the induction phase. Three different fed‐batch fermentations were performed at three different constant growth rates, i.e., at a low growth rate (0.005/h), at an intermediate growth rate of (0.01/h), and at a constant residual sorbitol concentration of 8 g/L, i.e., allowing cells to grow at high (near µmax) growth rate (0.02/h). Important differences were observed between the lower and higher growth rate cultivation phases in terms of specific production rate (qp) profiles. In all three cases, maximum qp were reached soon after the start of the induction phase; after that maximum, an exponential decrease reaching final values close to zero were observed, except for the cells growing at near µmax. The best results in terms of YP/X, productivity and specific productivity were obtained when the microorganism was growing at the highest growth rate. Furthermore, such results were significantly better in relation to those obtained with the PAOX‐based system expressing the same protein. © 2005 Wiley Periodicals, Inc.
A continuous culture apparatus for the microbial utilization of hydrogen produced by electrolysis of water in closed‐cycle space systems
Authors: Foster John F. , Litchfield John H.
Published: May 2005

Two sources of oxygen for man in closed‐cycle space system environment have been considered in previous studies: (1) photosynthesis using algae, and (2) electrolysis of water. The latter system appears to be the most promising from the standpoints of energy and weight requirements and ability to operate in a zero gravity field. The surplus hydrogen produced by the electrolysis of water may be utilized together with waste carbon dioxide, part of the oxygen, and waste urea by bacteria of the genus Hydrogenomonas to produce cellular protein which might be used as a source of food. A continuous culture system for the propagation of hydrogen‐fixing bacteria consists of a baffled borosilicate glass culture vessel provided with an impeller, a reservoir vessel for the culture medium, and an overflow vessel for collecting the bacterial cells removed from the culture vessel. Complete feedback control of all parameters affecting growth can be provided by hydrogen, oxygen, and carbon dioxide sensors, and a pH electrode in the culture medium. In addition, total pressure is monitored. Cell density is controlled in the optimum range by means of a photoelectric cell which dictates the amount of fresh medium to be added and the amount of cells to be removed. Operating data indicate that some of the key parameters are the ratio of hydrogen, oxygen, and carbon dioxide in solution. The harvested bacterial substance is high in protein, which contains all the essential amino acids.
Enzymatic brominatioin of the thiazole ring
Authors: Neidleman S. L. , Cohen A. I. , Dean L.
Published: May 2005

Bromination of the thiazole ring by the enzyme chloroperoxidase, produced by the fungus Caldariomyces fumago, was demonstrated. Both 2‐acetoacetamido‐4‐methylthiazole and 2‐acetamidothiazole were brominated on C‐5 of the thiazole ring in the presence of chloroperoxidase, bromide, and hydrogen peroxide in 0.06 M Phosphate solution at pH 3.0. No reaction occurred in the absence of enzyme.
Kinetics of product inhibition in alcohol fermentation‐temperature effect in the “sake” brewing
Authors: Aiba S. , Shoda M. , Nagatani M.
Published: May 2005

One of the kinteic equations derived previously from a series of sophisticated batch and continuous alcohol fermentations by using a respiration‐deficient mutant of baker's yeast is as follows:

where dp/dt = ethanol production rate, v0 = specific rate of ethanol production at p = 0, k2 = empirical constant, K′s = saturation constant, S = glucose concentration, and X = cell mass concentration. The above equation was confirmed in the previous paper to fit, the brewing of “sake.”

The temperature of the specific brewing is not always constant (10 to 18°C). The effect of temperature on v0 was assessed from the Arrhenius plot, assuming that k2 was independent of temperature. Values of dp/dt taken from the “sake” brewing data were rearranged, taking the temperature change into account. These datu, corrected for the temperature, were found to follow quite favorably the kinetic equation mentioned above. So far, a prediction of the ethanol production rate in practice was rectified to the extent of p = 19%.
Formation of propylene oxide by Nocardia corallina immobilized in liquid paraffin
Authors: Miyawaki Osato , Wingard Lemuel B. , Brackin Judy S. , Silver Richard S.
Published: May 2005

Nocardia corallina B276 cells were immobilized by emulsification with liquid paraffin and an antifoam agent at room temperature. The immobilized cells were studied for their ability to carry out the formation of propylene oxide from propylene and oxygen. The evaluations were done with the cells in a bubble‐type reactor with a continuous gas feed of 5% propylene and 11.6–95% oxygen, with the balance nitrogen. By using liquid paraffin and antifoam, both the epoxidation activity and the stability were improved, especially for the P‐1‐200 strain, over that for nonimmobilized cells. The N. corallina cells showed an apparent preference for a hydrophobic, as compared to a hydrophilic, environment. The propylene‐oxide‐forming activity of the immobilized cells was higher at 40 than at 30°C reactor temperature and with 20% (versus 95%) oxygen in the feed. The stability was markedly better at 30°C and with 20% oxygen. High gas flowrates gave increased apparent activity probably because of less resistance to substrate mass transfer. The effects of pH were minor. The role of glucose as the energy source for regeneration of cofactors for the monooxygenase system also is discussed.
Heat and microbial treatments for nutritional upgrading of wheat straw
Authors: Milstein O. , Vered Y. , Sharma A. , Gressel J. , Flowers H. M.
Published: May 2005

The ligninolytic activities of four cellulolytic organisms were compared using straw. Only Aspergillus japonicus and Polyporous versicolor appreciably degraded lignin with A. japonicus yielding the most protein. In solid culture, most protein was produced by P. versicolor, closely followed by A. japonicus. Pretreatment of the straw by hot water facilitated biodegradation and protein production. The nutritional value of the residual straw was also increased by some fungal cultures. The greatest amount of degradable polysaccharide in the straw was made available by A. japonicus in liquid media and Pleurotus ostreatus in solid media.
Effect of dissolved carbon dioxide on penicillin fermentations: Mycelial growth and penicillin production
Authors: Ho Chester S. , Smith Mark D.
Published: May 2005

The effect of dissolved carbon dioxide on the specific growth rate and the penicillin production rate of Penicillium chrysogenum was examined experimentally. The dissolved carbon dioxide was found to inhibit the specific growth rate and the penicillin production rate when the aerated submerged penicillin fermentation was exposed to influent gases of 12.6 and 20% carbon dioxide, respectively. Upon exposure to influent gases of 3 and 5% carbon dioxide, no pronounced metabolic inhibition was noted.
Behaviors of southern red oak hemicelluloses and lignin in a mild sulfuric acid hydrolysis
Authors: Tran Ai V. , Chambers Robert P.
Published: May 2005

Removal and modification of southern red oak hemicelluloses and lignin in a 0.05%(w/v) sulfuric acid hydrolysis were investigated. The hydrolysis profile was to raise the reaction from room temperature to 150°C for in 38 min and to extend the hydrolysis at 150°C for 1 h. At the end of the hydrolysis, 25.5% of red oak components were dissolved, of which 58% was xylose and 17% lignin. As the hydrolysis proceeded from room temperature to 150°C, a part of red oak xylan was removed to yield an oligomer fraction having maximal yield and average molecular weight of 3460 at 150°C. This fraction and the bulk xylan extracted during the first 30 min at 150°C were further degraded to give a lower molecular weight oligomer fraction, of which the yield and average molecular weight (2610) were highest at the end of the bulk removal of xylan. Red oak lignin, syringyl and guaiacyl units in particular, was increasingly removed with the progress of the hydrolysis. Lignin derivatives and a part of red oak extractives soluble in the hydrolysate were identified.
Experimental design for parameter estimation from batch culture
Authors: Yoo Young J. , Marino‐Galarraga M. , Hong J. , Hatch R. T.
Published: May 2005

An experimental design to estimate the parameters in a Monod‐type equation from batch culture data was examined. Consideration was given to the design of experiments to estimate accurate values of the parameters. Sequential experimental design with the information index was used for this purpose. With this approach the standard deviation of the parameter values was reduced using simulated batch culture data.
Analysis of exponential growth data for yoghurt cultures
Authors: Oner M. D. , Erickson L. E. , Yang S. S.
Published: May 2005

Obtaining accurate estimates of maximum specific growth rate, growth yield, and product yield is important for many fermentation processes. A systematic procedure is presented to select the exponential growth region and estimate the maximum specific growth rate using the covariate adjustment method with all the available measured variables (i.e. biomass, substrate, and product). The procedure is applied to data collected during growth of pure and mixed cultures of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus on 3% dry milk under anaerobic conditions. The estimation procedure gives good estimates with relatively narrow confidence intervals even though biomass concentration is measured by an indirect method. The estimated values of maximum specific growth rate range from 0.2805 h−1 for S. thermophilus (ATCC‐19258) to 0.4672 h−1 for S. thermophilus (Microlife). Growth and product yields are estimated using regression analysis and the data for the exponential growth region. The growth yields are compared to their theoretical maximum values.
Saccharification of explosively dried corn
Authors: Robertson G. H. , Zaragosa E. M. , Pavlath A. E.
Published: May 2005

Very rapid or explosive drying of grains such as corn leads to obvious physical changes in the macrostructure of the grain kernel, probable alteration in starch molecular structure, and reduction in starch average molecular weight. These changes lead to greater susceptibility to attack by liquefying and saccharifying enzymes. Rates of formation of nonreducing and reducing sugars by liquefying and saccharifying enzymes applied to explosively dried and milled yellow dent corn and small‐kernel flint corn were 3.3–10.6 times greater than rates for the normally milled grains. The enzymatic conversion of explosively dried flint corn containing absorbed ethyl alcohol, as would be the case if it had been used as an adsorbent to dewater aqueous ethyl alcohol, was not significantly different from that of ethyl‐alcohol‐free flint corn.
Cultivation of microorganisms in an air–solid fluidized bed fermentor with agitators
Authors: Tanaka Mitsuo , Kawaide Akihito , Matsuno Ryuichi
Published: May 2005

The productivity of a cell mass of Saccharomyces cerevisiae and enzymes of Eupenicillium javanicum increased by cultivation in anair–solid fluidized bed fermentor with agitators. The usefulness of the apparatus for the fluidized bed culture was verified. The productivity of amyiase and protease of the fungus by fluidized bed culture was twice as high as that by stationary culture, considering the dry weight of cells and the enzyme activity. Physiological properties of yeast cells were changed buy the fluidized bed culture; there was a decrease in the cell size of yeast and the changes to the aerobic properties of the yeast cells resulting from excessive supply of oxygen with a high flowrate of air.
Pilot‐plant production of prednisolone using calcium alginate immobilized Arthrobacter simplex
Authors: Kloosterman J. , Lilly M. D.
Published: May 2005

The maximum conversion of hydrocortisone suspensions at initial substrate concentrations greater than 4 g/L by immobilized Arthrobacter simplex in a batch reactor was 80–85%. By feeding hydrocortisone suspensions continuously to either a fed‐batch‐operated stirred tank reactor or to a continuous‐flow airlift loop reactor, at a rate such that the soluble hydrocortisone concentration in the reactor remained ca. 0.05 g/L, 95% conversion of substratewas obtained at final product concentrations exceeding 4 g/L.
Ethanol production from starch by a coimmobilized mixed culture system of Aspergillus awamori and Saccharomyces cerevisiae
Authors: Kurosawa Hiroshi , Nomura Noboru , Tanaka Hideo
Published: May 2005

The development of a coimmobilized mixed culture sys tem of aerobic and facultative anaerobic microorganisms in Ca‐alginate gel beads and the production of useful metabolites by the system were investigated. A coimmobilized mixed culture system of Aspergillus awamori (obligate aerobe) and Saccharomyces cerevisiae (facultative anaerobe) in Ca‐alginate gel beads was used as a model system, and ethanol production from starch by the system was used as a model production. Mold Asp. awamori is an amylolytic microorganism while yeast S. cerevisiae is an ethanol producer. The two microorganisms grew competitively in the oxygen‐rich surface area of the gel beads because they had similar oxygen demands in aerobic culture conditions. Neither microorganism exhibited “habitat segregation” in the gel beads and leaked yeast cells grew aerobically without ethanol production in the broth. Ethanol productivity was low under these conditions.

A more desirable coimmobilized mixed culture system of Asp. awamori and S. cerevisiae was established by adding Vantocil IB (a biocidal compound) to the production medium. The antimicrobial activity of Vantocil IB was more effective with S. cerevisiae than with Asp. awamori, so that a dense mycelial layer of Asp. awamori formed in the surface of the gel beads While S. cerevisiae grew densely in the more inner areas of the gel beads. Also, yeast cell leakace was repressed and ethanol productivity was improved. The system with Vantocil IB produced ethanol of 4.5 and 12.3 g/L from 16 and 40 g/L starch, respectively. A continuous culture using this system with Vantocil IB was also carried out, and a stable steady state could be maintained for six days without leakage of yeast cells and contamination. The selection of a factor suitable for producing “habitat segregation” enabled the development of a coimmobilized mixed culture system of an aerobe and a facultative anaerobe. In this study, total habitat segregation was used to denote a tendency to exhibit denser growth in different parts of one gel bead.
Cultivation of hybridoma cells in continuous cultures: Kinetics of growth and product formation
Authors: Ray N. G. , Karkare S. B. , Runstadler P. W.
Published: May 2005

Mouse hybridoma cells were grown in suspension in continuous stirred bioreactors. Cell growth, substrate utilization, and monoclonal antibody (MAb) production were studied using serum‐free medium. Steady‐state data were obtained at different dilution rates, between 0.012 and 0.039 h−1 Viability was profoundly affected by dilution rate, particularly near the lower end of the dilution‐rate range investigated. MAb concentration and productivity went through a maximum with respect to dilution rate. Lactate yield on glucose declined with in creasing dilution rate. Experiments were carried out to study the effects of medium glucose concentration on cell growth, product formation, and lactate yield on glucose. Reduction of glucose concentration in the feed medium did not considerably affect cell density and MAb concentration in the culture, but lactate levels dropped sharply; lactate yield on glucose declined substantially, indicating alterations in cell metabolic path ways for energy metabolism. Optimization strategy for continuous cell culture is discussed.
Protein release from Escherichia coli cells permeabilized with guanidine–HCl and Triton X100
Authors: Hettwer David , Wang Henry
Published: May 2005

An important factor complicating the recovery of recombinant proteins from Escherichia coli is their intracellular location. An alternative to the commonly used method of releasing these proteins by mechanical disruption is to chemically permeabilize the cells. The objective of this research was to characterize the protein release kinetics of a permeabilization process using guanidine–HCl and Triton X100. The protein release rate and yield were determined as a function of the guanidine and Triton concentrations. The initial release rate increased monotonically with increasing concentrations of Triton and guanidine whereas the release yield varied in a complex manner. Electron microscopy indicated that the permeabilization process involves a solubilization of the inner membrane and molecular alteration of the outer wall. Some advantages of this process over mechanical disruption include avoiding extensive fragmentation of the cells and retainment of nucleic acids inside the cell structure.
Optimal control of biomass growth in a mixed culture
Authors: Van Breusegem V. , Bastin G.
Published: May 2005

It is shown that, in a mixed culture, under realistic assumptions, the optimal temperature profile maximizing the final biomass production under the constraint of the final relative proportions of the two populations is constant. This result is illustrated with a simulation experiment on a lactic fermentation model.
Functional properties of hemoglobin immobilized in coacervates prepared from gelatin A and polyanionic carbohydrates
Authors: Brouwer Marius , Cashon Robert , Bonaventura Joseph
Published: May 2005

Complex coacervation is a phenomenon of phase separation that may occur in a solution of positively and negatively charged polyions. The resulting two phases are distinguished by the total concentration of both polyions, with the concentrated phase often containing vesicular structures composed of the two polyelectrolytes. We have used this phenomenon in an attempt to‐prepare a hemoglobin‐based red blood cell analog. Hemoglobin‐containing coacervate vesicles have been prepared from gelatin A and the polyanionic carbohydrates acacia, pectin, or dextranstilfate. Hemoglobin seems to be anchored into the vesicle walls through interaction of its polyanion binding site with the negatively charged residues on the carbohydrates. Oxygen binding by the immobilized HbA is reversible and cooperative, with p50 values at 20°C of 2.8, 6, and 24 mm Hg for the acacia‐ (pH 7.5), pectin‐ (pH 6.6), and dextransulfate‐(pH 6.6) derived coacervates. Kinetic studies on CO binding show that the rate of CO uptake by the coacervates (t½ = 13–27 ms at 0.5 mM CO) is similar to that of human erythrocytes.

The HbA‐containing coacervates slowly dissolve in isotonic salt solutions (145 mM NaCl, pH 7.4), but they can be stabilized by treatment with glutaraldehyde. Oxygen binding by HbA incorporated into the stabilized coacervates derived from dextran sulfate is very similar to oxy gen binding by human red blood cells: p50 = 26 mm Hg and n = 1.89 at 37°C in isotonic salt. These results show how a novel approach, based on an old concept, has led to the preparation of immobilized HbA, with functional properties similar to those of intraerythrocytic HbA.
Macroporous and hydrophilic polymer resins modified with isothiocyanate groups for immobilization of enzymes
Authors: Hasegawa Masanori , Kitano Hiromi , Nishida Ryosuke , Kobashi Toshiyuki
Published: May 2005

Hydrophilic and macroporous polymer resins composed of glycerylmethacrylate, styrene, and divinylbenzene were quite easily modified with isothiocyanate groups using a Friedel–Crafts reaction with 3‐chloropropionyl chloride and subsequent nucleophilic reaction with KSCN. Alkaline phosphatase and trypsin could be covalently bound to the isothiocyanate‐carrying polymer resins, and the immobilized enzymes obtained were sufficiently active and stable due to a covalent bonding via a spacer group between the carrier resins and the enzymes and also due to a hydrophilic environment around the enzymes. A heterogeneity of the immobilized enzyme was taken into account to interpret the thermal denaturation process of the enzyme immobilized onto the resins.
Production of essential L‐branched‐chain amino acids in bioreactors containing artificial cells immobilized multienzyme systems and dextran–NAD+
Authors: Gu Kang Fu , Chang Thomas Ming Swi
Published: May 2005

We prepared artificial cells each containing leucine dehydrogenase (EC 1.4.1.9), urease (EC 3.5.1.5), soluble dextran–NAD+, and one of the following coenzyme regenerating dehydrogenases: glucose dehydrogenase (EC 1.1.1.47); yeast alcohol dehydrogenase (EC 1.1.1.1); malate dehydrogenase (EC 1.1.1.37); or lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27). Artificial cells were packed in small columns. L‐Leucine, L‐valine, and L‐isoleucine were continuously produced with simultaneous dextran–NADH regeneration. The maximum production ratios depended on the coenzyme regenerating systems used: 83–93% for D‐glucose and glucose dehydrogenase system; 90% for ethanol and yeast alcohol dehydrogenase system; 45–55% for L‐malate and malate dehydrogenase system; and 64–78% for L‐lactate and lactate dehydrogenase system. Kinetic experiments were also carried out. The apparent Km values are as follows: 0.33 mM for α‐ketoisocaproate (KIC); 0.51 mM for α‐ketoisovalerate (KIV); 0.58 mM for DL‐α‐keto‐β‐methyl‐n‐valerate (KMV); 3.52 mM for urea; 27.82 mM for D‐glucose; 3.89 mM for ethanol; 3.02 mM for L‐malate; and 16.67 mM for L‐lactate. Kinetic analysis showed that KIC, KIV, and KMV were all competitive inhibitors in the reactions catalyzed by leucine dehydrogenase. Their inhibitor constants were the corresponding Km values.
Simultaneous ultrafiltration and affinity sorptive separation of proteins in a hollow fiber membrane module
Authors: Molinari R. , Torres J. L. , Michaels A. S. , Kilpatrick P. K. , Carbonell R. G.
Published: May 2005

A protein separation scheme combining affinity or ion exchange sorption with hollow fiber cross‐flow filtration is described. Sorptive gel particles were loaded into the shell side of a hollow fiber membrane module. In the adsorption step, crude protein mixtures were passed through the lumen and permeating proteins passed through the membrane to bind on the gel particles in the shell. During elution, a buffer of adequate ionic strength to desorb the bound proteins was passed through the lumen and permeated through the shell. The eluant was then collected at the outlet to the shell of the hollow fiber module. The concept is illustrated by two examples: the purification of butyrylcholinesterase (EC 3.1.1.7) from raw horse serum using the affinity gel procainamide–Sepharose as the packing and the separation of carboxylesterase (EC 3.1.1.1) from beef liver homogenate using DEAE–Sephadex as the packing. The technique has the advantage of high volumetric throughputs typical of hollow fiber membrane modules as well as the high capacity characteristic of chromatographic packings. In addition, cross‐flow filtration of particulates, agglomerates, and debris in passing protein from lumen to shell side can help eliminate the need for extensive pretreatment.
The process utility of thermotolerant methylotrophic bacteria: II. An evaluation of transient responses
Authors: Al‐Awadhi Nader , Egli Thomas , Hamer Geoffrey , Mason C. Anthony
Published: May 2005

In Part II, the process utility of a thermotolerant methylotrophic bacterium is evaluated with respect to its dynamic response when various substrate or nutrient pulses are imposed on it while growing under steady‐state conditions in a chemostat. The pulses investigated were methanol pulses on methanol‐, methanol/formaldehyde‐, and dual methanol/ammonia‐limited cultures and an ammonia pulse on a severely nitrogen (ammonia)‐limited culture. The results obtained, although exemplifying the complex biochemistry of such bacteria, clearly demonstrate the bacteriums flexibility and versatility in handling process transients. Its lack of fastidiousness in unsteady state continuous culture make it a most promising candidate for inclusion in process cultures for elevated temperature industrial wastewater treatment.
Die Politisierung der Biologie zur Zeit des Nationalsozialismus [1]
Authors: Bäumer Änne
Published: May 2005

Betrachtet man die in der Zeit zwischen 1933 und 1945 in Deutschland erschienene Literatur, die sich mit biologischen Inhalten oder der Definition des Faches Biologie auseinandersetzt, lassen sich zwei Pole der Biologie unterscheiden. Zum einen bleibt die Biologie, d. h. sowohl ihre Inhalte als auch ihre Vertreter, mehr oder weniger unbeeinflußt vom Nationalsozialismus. Zum anderen wird die Biologie zum Werkzeug des Nationalsozialismus; ihre Aufgabe ist es dann, seine Ideologie mit biologischen Kenntnissen zu stützen und zu bestätigen. Natürlich läßt sich nicht in jedem Fall eine klare Grenze zwischen diesen beiden Tendenzen ziehen. Oft werden an sich rein wissenschaftliche Erkenntnisse an die NS‐Ideologie „verkauft”︁; so wird z. B. die Bedeutung einer biologischen Methodik NS‐ideologisch begründet [2].
Zelle und Umwelt— Wie wirken sich Umweltgifte auf Zellen aus?
Authors: Braunbeck Thomas , Storch Volker
Published: May 2005

Organische Chemikalien werden heute in einem Umfang hergestellt und in die Umwelt entlassen wie nie zuvor: Die weltweite Produktion, die sich im Jahre 1950 noch auf 7,5 Millionen Tonnen belief, hat 1980 die 150 Millionen Tonnen‐Grenze überschritten [11]. Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes betrug 1985 die jährliche Produktion an chlorierten Kohlenwasserstoffen allein in der Bundesrepublik Deutschland 10 000 t, an Carbamaten 13 500 t und an organischen Phosphorverbindungen 24 300 t, was einem Umsatz von etwa 800 Millionen DM entsprach. Schätzungen zufolge belief sich der Welthandel mit chemischen Pestiziden im Jahre 1985 auf 14,3 Milliarden US‐Dollar, wobei 6 Milliarden US‐Dollar auf Herbizide, 4,7 Milliarden US‐Dollar auf Insektizide und 2,7 Milliarden US‐Dollar auf Fungizide entfielen.
Das Experiment: Die Quantifizierung organismischer Ähnlichkeit
Authors: Kremer Bruno P.
Published: May 2005

Die Wahrnehmung der Vielgestaltigkeit der Dinge aus der unbelebten und der belebten Umwelt, erst recht aber die nähere Beschäftigung mit der Vielfalt der natürlichen Erscheinungen, fordern dazu heraus, übersicht und Ordnung in die zunächst verwirrende Fülle der Phänomene zu bringen. Das Ordnen umfaßt dabei die Unterscheidung von Typen, Formen, Gruppen oder beliebigen Kategorien durch Beschreibung und Vergleich. Das Ergebnis solchen Tuns ist eine Klassifikation, in der mit Hilfe von Gliederungen und Benennungen nach unterschiedlichen Aspekten ein Ordnungsgefüge geschaffen wird, in das sich die zunächst so entmutigende Vielfalt widerspruchsfrei einsortieren läßt.
Kunstformen der Natur
Authors: Hausmann Klaus
Published: May 2005

„Die Natur erzeugt in ihrem Schoße eine unerschöpfliche Fülle von wunderbaren Gestalten, durch deren Schönheit und Mannigfaltigkeit alle vom Menschen geschaffenen Kunstformen weitaus übertroffen werden”︁.
Sekundärstoffe. ‐ eine Überlebensstrategie der Pflanzen
Authors: Menke Helmut
Published: May 2005

Weit mehr als 20 000 Sekundärstoffe wurden bisher aus Pflanzen isoliert, und es stellt sich die Frage, warum Pflanzen eine solche Vielfalt von zum Teil sehr aufwendig. zu synthetisierenden Substanzen bilden. Da sie meist keine Funktion im Primärstoffwechsel der einzelnen Zelle haben, galten sie lange Zeit als „Abfallprodukte”︁. Heute weiß man aber, daß viele von großer Bedeutung für den Fortbestand des Gesamtorganismus sind. Die Bedeutung dieser Stoffe muß in jedem Einzelfall belegt werden. Es kann eine Divergenz vorliegen, wobei beispielsweise ein Flavonoid Funktionen als Farbstoff, Hormon‐Regulator oder bei der Ausbildung von Symbiosen innehaben kann. Konvergente Entwicklungen zeigen sich bei den Farbstoffen, wo unterschiedliche Strukturen wie Flavonoide, Carotinoide und Betalaine der Insektenanlockung dienen [9].
Die fünf Reiche der Organismen— Überlegungen zum gewandelten Verständnis der Lebewesen
Authors: Kremer Bruno P.
Published: May 2005

Das konventionelle Zwei‐Reiche‐Konzept, wonach die Lebewesen entweder den Pflanzen oder den Tieren zugewiesen und somit in eines von nur zwei Organismenreichen eingeordnet werden, kann dem modernen Kenntnisstand schon lange nicht mehr genügen. Auf der Basis zahlreicher Befunde aus allen biologischen Teildisziplinen von der Ultrastrukturforschung bis zur Molekulargenetik werden bereits seit geraumer Zeit Mehr‐Reiche‐Systeme diskutiert, die der unzweifelhaften Vielfalt der Organisations‐ und Bauplantypen gewiß angemessener sind. In die neuere Lehrbuchliteratur halten solche Konzepte indessen nur sehr zögernd Einzug.
Die Zerkarien‐ oder Badedermatitis
Authors: Allgöwer Rainer
Published: May 2005

In den achtziger Jahren wurde in der süddeutschen Presse häufiger über das Auftreten von unangenehm juckenden Hautausschlägen nach dem Baden in Seen berichtet. Die Meldungen kamen vor allem aus den Regionen Tübingen, Biberach, Offenburg und Bayern. Auch beim Gesundheitsamt und in der Stadtverwaltung in Freiburg wurden seit 1984 mehrfach solche Fälle bekannt. Mit Hilfe serologischer Untersuchungen des Blutes betroffener Badegäste konnte Dr. Peter Kimmig vom medizinischen Landesuntersuchungsamt zeigen, daß die Ursache dieser „Badedermatitis”︁ der Befall mit Zerkarien war. Diese sind freischwimmende Larvenstadien von Saugwürmern (Trematoda, Digenea), die als Adulte in den inneren Organen von Tieren und Menschen parasitieren.
Multidrug‐Resistenz von Tumoren
Authors: Efferth Thomas , Volm Manfred
Published: May 2005

Obwohl einige Tumorarten heute durch Chemotherapie geheilt werden können, spricht der Großteil der besonders häufig vorkommenden Tumorarten nur wenig auf eine Therapie mit Medikamenten an. Tumoren der Niere oder der Blase sind schon primär chemoresistent. Bei Tumoren, die anfangs noch auf eine Chemotherapie reagieren, kann sich im Laufe einer Behandlung eine Resistenz sekundär entwickeln. Klinisch äußert sich dies in einer kurzen Wirkdauer der Medikamente und einem Nichtansprechen auf eine nachfolgende Therapie. Untersuchungen an Zellkulturlinien, die gegen Antitumor‐Medikamente (Zytostatika) resistent sind, haben gezeigt, daß eine Kreuzresistenz zwischen ganz verschiedenen Zytostatikagruppen (Anthrazykline, Antibiotika und Alkaloide) ein häufig vorkommendes Phänomen ist. Dieses Phänomen wird auch als „Multidrug‐Resistenz”︁ (MDR) oder „pleiotrope Resistenz”︁ bezeichnet [2]. Zellen mit einer derartigen Resistenz wurden in den letzten Jahren zunehmend in der Forschung verwendet, um den Resistenzmechanismus dieser Zellen zu analysieren.
Das Experiment: Biologische Schädlingsbekämpfung
Authors: Emter Othniel , Mechler Bernd , Funke Wolfgang
Published: May 2005

Seit einiger Zeit hat sich herumgesprochen, daß chemische Insektizide mit Sicherheit keine ideale Lösung zur Kontrolle von Schadinsekten darstellen. Ihre Toxizität gegen Nichtzielorganismen, speziell gegen Menschen und Tiere, sowie das Problem der Resistenzentwicklung zeigen deutlich die Nachteile chemischer Schädlingsbekämpfung [1]. Mit wachsendem Umweltbewußtsein in der Bevölkerung gewinnen biologische Methoden in der Schädlingskontrolle zunehmend an Bedeutung. Das Paradebeispiel erfolgreicher biologischer Insektizide stellen die Varietäten des Bacillus thuringiensis dar [2]. Eine Varietät dieses nützlichen Mikroorganismus ist schon lange ein wichtiges Pflanzenschutzmittel, eine weitere wird seit einiger Zeit auch gegen Mücken (Nematocera) eingesetzt. Zu den Nematoceren gehören die Überträger vieler tropischer, für den Menschen gefährlichen Krankheiten wie Malaria, Gelbfieber, Onchozerkose (Flußblindheit) und Filariasis [2]. Auch in unseren Breiten kommen Stechmücken (Culiciden) und Kriebelmücken (Simuliiden) vor, welche die Lebensqualität ganz erheblich schmälern können. In Deutschland, besonders im Oberrheingebiet, wo massenhaft auftretende Stechmücken große Probleme verursachen, wird seit Beginn der achtziger Jahre erfolgreich eine Stechmückenbekämpfung mit Bacillus thuringiensis var. israelensis (B. t. i.) durchgeführt [3]. Die Natur, Wirksamkeit und Selektivität dieses Bioinsektizids lassen sich in einfachen Experimenten demonstrieren.
Echoortende Fledermäuse— Jagdbiotope, Jagdstrategien und Anpassungen des Echohörens
Authors: Neuweiler Gerhard
Published: May 2005

Jeder ist ihnen schon begegnet, den scheinbar lautlos durch den Abendhimmel huschenden Schatten, den Fledermäusen, auch wenn man sie mit verspäteten Schwalben oder Mauerseglern verwechselt haben sollte. Fledermäuse gehören in eine alte und sehr erfolgreiche Säugetierordnung, die sich in zwei divergente Unterordnungen aufteilt, über deren mono‐ oder diphyletischen Ursprung zur Zeit heftig diskutiert wird: Es gibt die großen, fruchtfressenden Flughunde (Megachiropteren, 175 Arten) der Altwelttropen, die rnit einer Ausnahme (Gattung Rousettus) nicht echoorten und neuerdings als „fliegende Primaten”︁ bezeichnet werden, und die artenreiche Gruppe der echoortenden Mikrochiropteren (780 Arten). Sie entstanden vor mehr als 50 Millionen Jahren vermutlich aus baumbewohnenden Insektenfressern und verdanken ihre weltweite Verbreitung von den finnischen Tundren nördlich des Polarkreises bis zur Südspitze Feuerlands zwei spezifischen Eigenschaften, dem Flug, den sie mit den Megachiropteren teilen, und der Echoortung.
Computer‐Tomographie von Bäumen
Authors: Habermehl Adolf , Hüttermann Aloys , Lovas Gabor , Ridder Hans‐Werner
Published: May 2005

Die Computer‐Tomographie ist ein zerstörungsfreies Schnittbildverfahren, das die ortsabhängigen Absorptionskoeffizienten für Röntgen‐ oder Gammastrahlung auch an Orten ermitteln kann, die einer direkten Messung nicht zugänglich sind. Neben der Überlagerungsfreiheit zeichnet es sich durch hohe Kontrastauflösung aus. Es eignet sich als zerstörungsfreies Verfahren nicht nur zur Untersuchung von Patienten im Rahmen der medizinischen Diagnostik, wo es seit etwa 15 Jahren etabliert ist, sondern auch für Untersuchungen in der Werkstoffprüfung. Neben Einsatzmöglichkeiten, bei denen die zu prüfenden Objekte – zumindest im Prinzip – transportabel sind und in einem Prüflabor mit einem fest installierten CT‐System tomographiert werden können, besteht ein nicht geringes Interesse an der Untersuchung von ortsfesten Objekten.
Das Experiment: Amphibienschutz in der „Todesfalle Kläranlage”︁
Authors: Kaplan Hermann
Published: May 2005

In der Bundesrepublik stehen 11 von 19 Amphibienarten auf der Roten Liste. Der Ursachenkatalog ist lang und großenteils bekannt. Welche Rolle dabei Kleintierfallen in der Landschaft und darunter wiederum Kläranlagen spielen, ist bisher auch in Artenschützerkreisen noch kein Thema. Dabei sind seit Jahren Dokumentationen über die in Kläranlagen eingeschwemmten Lurche vorhanden. Die Daten stammen aus ländlichen und großstädtischen Bereichen in der Bundesrepublik und in der Schweiz und geben Auskunft über das Artenspektrum der Funde und ihre jahreszeitliche Verteilung. Die bisherigen Schutzmaßnahmen gehen auf Privatinitiative zurück. Sie können allerdings nicht mit dem Tempo der technischen Entwicklung von Kläranlagen mithalten, so daß deren tödliche Wirkung auf Amphibien eher noch zunehmen dürfte. Die zuständigen amtlichen Stellen für Naturschutz oder Wasserwirtschaft haben für die Entwicklung von Schutzeinrichtungen noch keine Initiative ergriffen.

Für den Biologieunterricht wird die Kläranlage – Pflichtziel jedes Ökologie‐Kurses‐zu einem Anschauungsobjekt für die Ambivalenz umwelttechnischen Fortschritts, der auch Schattenseiten besitzen kann, wenn ökologische Gegebenheiten nicht berücksichtigt werden.
El Niño 1982–83 im Rückblick – was haben wir gelernt?
Authors: Arntz Wolf E. , Tarazona Juan
Published: May 2005

El Niño (EN) sorgte in den letzten Jahren weltweit für Schlagzeilen. Seit man vermutet, daß dieses im Pazifik beheimatete Phänomen globale Auswirkungen hat [1], ist es. zu einem Prügelknaben für alles geworden, was den Meteorologen anomal erscheint: Überschwemmungen in Argentinien, Dürre in Australien, häufige Blizzards in Nordamerika oder verregnete Sommerferien in Europa.
Altersbestimmung mariner Jungfische. Beitrag zur Lösung des Rekrutierungsproblems?
Authors: Alshuth Sabine
Published: May 2005

Zur Altersbestimmung verschiedener Organismen werden meist ringartige Strukturen herangezogen, wie sie von Jahresringen auf Bäumen bekannt sind. Bei geschlechtsreifen Fischen können zu diesem Zweck die Otolithen („Gehörsteinchen”︁), Flossenstrahlen, Knochen und Wirbel untersucht werden. Doch wie verhält es sich beispielsweise bei frisch aus dem Ei geschlüpften Fischlarven mit der Altersbestimmung? In der Tat kommt nur eine der bislang erwähnten, kalkhaltigen Strukturen in jungen Fischlarven (Abbildung 1) vor: die Otolithen (Abbildung 2).

In jüngster Zeit stellte man fest, daß über ein präzises Lesen der Otolithen detaillierte Informationen zur Lebensgeschichte eines Fisches zu erhalten sind. Tageswachstumsringe auf den Otolithen können zum Abschätzen von Tageswachstumsquoten und zum nachträglichen Erkennen von Umstellungen in der Lebensweise von Fischen herangezogen werden. Weiterhin dient die Altersbestimmung von Fischen heute dam, den Kenntnisstand über die Dauer der Laichzeit, die Sterblichkeit und die Rekrutierung einzelner Fischarten zu erweitern.
Das Experiment: Neurophysiologische Versuche am intakten Regenwurm. Tierschutz durch Alternativen
Authors: Heinzel Hans‐Georg
Published: May 2005

Der zuckende Froschschenkel gilt als das klassische Präparat zur Erforschung von Nervenfunktion und Muskelkontraktion. Am Froschbein mit seinem Ischiasnerven konnte Galvani um 1790 zeigen, daß es elektrische Vorgänge sind, die bei der Funktion von Nerven und Muskeln eine Rolle spielen. Sein Zeitgenosse und Kollege Volta benutzte ein solches Präparat als damals empfindlichstes „Meßinstrument”︁ fur schwache Ströme und schuf damit die Grundlagen zur Elektrizitätslehre. Diese historische Bedeutung ist ein Grund dafür, daß auch heute noch viele Biologie‐ und Medizinstudentinnen derartige Froschpräparate anfertigen müssen, um die Grundlagen der Funktionsweise von Nerven und Muskeln zu erlernen.
Mikroskopische Techniken. Ein historischer Überblick
Authors: Hausmann Klaus , Teichert Gerhard
Published: May 2005

Benutzt man heute im Unterricht Fertigpräparate, wird sich kaum jemand Gedanken darüber machen, welche Historie sich hinter Mikropräparaten verbirgt. Entweder werden sie von einer entsprechenden Firma bezogen oder im Institut nach alten Rezepten hergestellt. Aber genauso wie die optischen Geräte (Stereolupen, Mikroskope) und Präparationsinstrumente (Mikrotome) hat auch die Präparationstechnik eine Entwicklung hinter sich gebracht und erfährt sie auch weiterhin.
Regulation der Hoden‐funktion: Therapie und Kontrazeption
Authors: Nieschlag Eberhard
Published: May 2005

Die Hoden haben eine Doppelfunktion: Die Produktion von Hormonen, insbesondere die Synthese des Sexualhormons Testosteron, das für die Ausbildung und Aufrechterhaltung des männlichen Phänotyps verantwortlich ist, und die Produktion der Samenfäden, die für die Fortpflanzung notwendig sind. Die beiden Aufgaben werden zwar in morphologisch getrennten Kompartimenten des Hodens erfüllt, sind jedoch aufs engste miteinander verknüpft. Die Kenntnis der endokrinen Steuerung der Samenbildung (Spermatogenese) bildet die Voraussetzung für eine erfolgreiche Behandlung hormonell bedingter Störungen der Hodenfunktion und liefert Ansätze für Versuche zur männlichen Kontrazeption.
Der nikotinische Acetylcholinrezeptor
Authors: Numberger Markus , Draguhn Andreas
Published: May 2005

Nervenzellen bilden untereinander und mit ihren Zielzellen Kontakte aus, die Sherrington um 1900 als Synapsen bezeichnete. Im Nervensystem der Säuger kommen vor allem chemische Synapsen vor, bei denen die Zelle Erregung oder Hemmung durch einen Überträgerstoff, den Transmitter, an die nachgeschaltete Zelle weitergibt. Die Integration der synaptischen Wirkungen an der Zielzelle ist ein wesentlicher Mechanismus der Informationsverarbeitung im Nervensystem. Zahlreiche körpereigene und körperfremde Stoffe modulieren die Übertragungseigenschaften von Synapsen, die daher von großem pharmakologischen Interesse sind.
Genetische Kontrolle der Zellproliferation in Drosophila
Authors: Schmidt Otto
Published: May 2005

Form und Größe vielzelliger Organismen werden im Verlauf der embryonalen und postembryonalen Entwicklung festgelegt und sind das Resultat komplexer regulativer Vorgänge. Dabei werden nicht nur die artspezifischen Gemeinsamkeiten, sondern auch viele individuelle morphologische Eigenschaften durch ein kontrolliert ablaufendes Programm hervorgebracht, das Zellwachstum (Zellvergrößerung) und Proliferation (Zellteilung) in den Organen und Geweben steuert. Über die molekularen Mechanismen, die zur Proliferationskontrolle innerhalb der Gewebe beitragen, ist nur wenig bekannt. Wir wissen, daß diese Prozesse genetisch festgelegt sind und daß Nährstoffe und Hormone eine Rolle spielen. Im folgenden sollen einige Befunde angeführt werden, die zeigen, wie die Teilungsquote in wachsenden und regenerierenden Geweben durch Wechselwirkungen zwischen Zellen mit unterschiedlichen positionsspezifischen Eigenschaften beeinflußt wird. Um einen Abschluß der Proliferation zu gewährleisten, ist darüber hinaus eine genaue topologische Zuordnung der Zellen durch adhäsive Wechselwirkungen notwendig.
Partnerschaften von Pflanzen und Ameisen. Ameisenbäume im malaysischen Regenwald
Authors: Fiala Brigitte
Published: May 2005

Die tropischen Regionen der Erde sind reich an Symbiosen zweier grundverschiedener Organismen: Ameisen und Pflanzen. Ameisen sind in den terrestrischen Lebensräumen wahrscheinlich weiter verbreitet und zahlreicher als jede andere Tiergruppe. Vor allem in den Baumkronen der Tropen sind Ameisen an Biomasse und Individuenzahl dominant. Der große biologische Erfolg der Ameisen beruht sicherlich zum guten Teil auf ihrer Kooperation mit anderen Tieren und Pflanzen. Besonders spektakulär sind die eigentlichen Ameisenpflanzen die Myrmekophyten, die hier im Vordergrund stehen sollen.