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Effect of oxygen abstraction on the peroxidase–luminol–perborate system: Relevance to the HRP enhanced chemiluminescence mechanism
Authors: Cercek Bibijana , Cercek Boris , Roby Keith , Cercek Lea 
Published: May 2005

AbstractAbstraction of oxygen from the HRP enhanced chemiluminescence system has no significant effect on the chemiluminescence generated. It is, therefore, proposed that in the peroxidase‐luminol‐perborate system at pH 7.3, chemiluminescence is generated by a direct reaction of diazaquinones with hydrogen peroxide and not, as generally assumed, from the reaction of luminol radicals with the molecular oxygen.
Characterization of peroxidases in luminol chemiluminescence coupled with copper‐catalysed oxidation of cysteamine
Authors: Kamidate Tamio , Katayama Atsushi , Ichihashi Hiroyuki , Watanabe Hiroto 
Published: May 2005

AbstractHydrogen peroxide formed during the course of the copper(II)‐catalysed oxidation of cysteamine with oxygen was continuously determined by a peroxidase (POD)‐catalysed luminol chemiluminescence (CL) method. Horseradish peroxidase (HRP), lactoperoxidase (LPO) and Arthromyces ramosus peroxidase (ARP) were used as a CL catalyst. The respective PODs gave specific CL intensity‐time profiles. HRP caused a CL delay, and ARP gave a time‐response curve which followed the production rate of H2O2. LPO gave only a weak CL flash which decayed promptly. These differences of CL response curves could be explained in terms of the different reactivities of PODs for superoxide anion and the different formation rate of luminol radicals in the peroxidation of luminol catalysed by POD.
Determination of horserdish peroxidase concentration using the chemiluminescence of Cypridina luciferin analogue, 2 methyl‐6‐(p‐methyoxyphenyl)‐3,7‐dihydroimidazo[1,2‐a]pyrazin‐3‐one
Authors: Mitani Motohiro , Yokoyama Yuko , Ichikawa Syuji , Sawada Hideo , Matsumoto Takeo , Fujimori Ken , Kosugi Masanori 
Published: May 2005

AbstractThe chemiluminescence of the Cypridina luciferin analogue, 2‐methyl‐6‐(p‐methoxyphenyl)‐3,7‐dihydroimidazo[1,2‐a]pyrazin‐3‐one (MCLA) was observed at 462nm in the presence of horseradish peroxidase (HRP) and the total spectrum of light emitted was found to depend linearly on HRP concentration. Methods for the determination of HRP concentration using the chemiluminescence was investigated. HRP could be detected in the range from 100 pmol/L to 100nmol/L under the optimum condition, H2O2 (10mmol/L) and MCLA (10μmol/L) at pH 5.8.
Enhancement and inhibition of luminol chemiluminescence by phenolic acids
Authors: Díaz A. Navas , Sánchez F. García , García J. A. GonzáLez 
Published: May 2005

AbstractWe explored the behaviour of a series of phenolic acids used as enhancers or inhibitors of luminol chemiluminescence by three different methods to determine if behaviour was associated with phenolic acid structure and redox character. All the phenolic acids inhibited chemiluminescence when hexacyanoferrate(III) was reacted with the phenolic acids before adding luminol. The redox character of these compounds was clearly related to structure. When hexacyanoferrate(III)‐luminol‐O2 chemiluminescence was initiated by phenolic acid‐luminol mixtures some phenolic acids behaved as enhancers of chemiluminescence, and others as inhibitors. We propose a mechanism to explain these findings. We found direct relationships between the redox character of the phenolic acids and the enhancement or inhibition of the chemiluminescence of the luminol–H2O2–peroxidase system and we propose mechanism to explain these phenomena.
Peroxyoxalate chemiluminescent assay for oxidase activities based on detecting enzymatically formed hydrogen peroxide
Authors: Nakashima Kenichiro , Kuroda Naotaka , Kawaguchi Shinki , Wada Mitsuhiro , Akiyama Shuzo 
Published: May 2005

AbstractA sensitive peroxyoxalate chemiluminescent (PO‐CL) assay for activities of oxidases (uricase, choline oxidase, cholesterol oxidase and xanthine oxidase) which catalyse a formation of hydrogen peroxide was developed using 4,4′‐oxalyl‐bis[(trifluoromethylsulphonyl)imino]trimethylene‐bis(4‐methylmorpholinium)trifluoromethanesulphonate as a chemiluminogenic reagent and 2,4,6,8‐tetramorpholinopyrimido[5,4‐d]pyrimidine as a fluorophore. The standard curve for hydrogen peroxide was linear over the range 1 × 10−7‐1 × 10−4 mol/L. Relative standard deviations for oxidase assays were 5.1–12.7% (n = 10). Detection limits were 1 × 10−3 U/mL for uricase, 5 × 10−4 U/mL for choline oxidase, 5 × 10−3 U/mL for cholesterol oxidase and 5 × 10−4 U/mL xanthine oxidase (sample to blank ratio, 3).
Chemiluminescence ELISA for the detection of antibodies to bovine leukaemia virus antigens
Authors: Vidžiūnaité R. , Dikiniené N. , Miliukiené V. , Mikulskis P. , Kulys J. 
Published: May 2005

AbstractA chemiluminescence enzyme‐linked immunosorbent assay (ELISA) for the detection of antibodies to bovine leukaemia virus antigens (BLV) has been developed. The possibility of using an enhanced chemiluminescence reaction for the determination of adsorbed immunoperoxidase conjugates was studied in this work.The intensity of chemiluminescence depends on both the concentration of reagents and experimental conditions used. The efficiency of the assay is determined by the formation of an immobilized antigen monolayer. A relationship between the quantity of the protein added and adsorbed has been shown. The optimal time and temperature for the antigen–antibody incubation steps have been estimated for each system (3h at 37°C was chosen as a standard incubation time). A linear dependence of the chemiluminescence intensity and optical density on the concentration of antibodies to the BLV antigens was observed. The detection limit of antibodies in the chemiluminescence ELISA is 2–3 times lower than that in the spectrophotometric one. The results obtained indicate the possibility of using both methods.
A novel bioluminogenic assay for α‐chymotrypsin
Authors: Monsees T. , Geiger R. , Miska W. 
Published: May 2005

AbstractThe use of 6‐(N‐acetyl‐L‐phenylalanyl)‐aminoluciferin as a novel substrate for α‐chymotrypsin has been demonstrated. The kinetic parameters determined are KM = 0.38mmol/L, kcat = 6.5 s−1 and kcat/kM = 17,100 (L/mols). The test principle of the coupled assay is the release of aminoluciferin by enzymatic cleavage of 6‐(N‐acetyl‐L‐phenylalanyl)‐aminoluciferin. Aminoluciferin is oxidized, with light emission, by firefly luciferase (Photinus pyralis) and can be quantified in a luminometric assay. The detection limit for chymotrypsin was found to be 0.3 ng per assay. 6‐(N‐acetyl‐L‐phenylalanyl)‐aminoluciferin has been synthesized as an example for a new class of highly sensitive substrates. By modification of the peptide residue these new substrates may be suitable for ultrasensitive detection of different proteinases.
Assay of cholinesterase using a proenhancer of the luminol–H2O2–horseradish peroxidase reaction
Authors: Díaz A. Navas , Sanchez F. García , García J. A. González , Del Rio V. Bracho 
Published: May 2005

Abstract2‐Naphthyl acetate acts as a pro‐enhancer of the luminol–H2O2–horseradish peroxidase reaction. Cholinesterase hydrolyses the bound acetyl group and produces 2‐naphthol, and this compound is an enhancer of the chemiluminescent reaction. We studied the kinetics of chemiluminescent emission and the influence of 2‐naphthyl acetate and cholinesterase enzyme concentration. The cholinesterase concentration versus chemiluminescence intensity maximum was linear for cholinesterase between 0 and 181 μU/mL, with a detection limit of 8 μU/mL and a relative standard deviation of 9.5% (n = 3), for a sample containing 90.67 μU/mL of cholinesterase.
Development of a rapid, quantitative glucosyltransferase assay based on a screen‐printed fructose enzyme electrode and application to optimization studies on gtfD expression in recombinant Escherichia coli
Authors: Kadow S. , Betiku E. , Rinas U. , Bilitewski U. 
Published: May 2005

AbstractA biosensor for fructose determination was used as basis of an assay for the determination of glucosyltransferase (GTF) activities and applied to monitoring recombinant enzyme production. GTFs catalyze the synthesis of glucans from sucrose leading to the release of fructose. Specific fructose determinations in the μM concentration range were achieved with a fructose electrode based on fructose dehydrogenase, which was immobilized on a screen‐printed platinum electrode. This electrode was used as basis of the new assay for GTF activity determinations. Depending on the amount of enzyme, the assay was completed within 15–30 min compared to 1–2 h for the traditional photometric assay. From the amount of fructose released in a given reaction time, GTF activities were determined down to approx. 20 U/L. Even unpurified samples from a recombinant GTF‐S production process could be analyzed without any problems, and a good correlation was obtained to data obtained from the photometric assay. Analysis of samples from cultures of various rGTF‐S‐producing recombinant E. coli strains grown on different media with SDS–PAGE and with the new assay identified the same strain and culture medium as optimum for recombinant GTF‐S production. © 2005 Wiley Periodicals, Inc.
Bewertung der Umweltrelevanz chemischer Stoffe — Möglichkeiten der Bioindikation
Authors: Heublein Dieter 
Published: May 2005

AbstractDer Bund/Länder‐Arbeitskreis Umweltchemikalien (BLAU) nimmt medienübergreifende Querschnittsaufgaben auf dem Gebiet der Umweltbelastung mit chemischen Stoffen wahr. Er hat maßgeblichen Einfluß auf die Formulierung des Chemikaliengesetzes genommen und befaßt sich heute u.a. mit Fragen des Vollzugs sowie mit ergänzenden Möglichkeiten zur Erfassung und Bewertung der Umweltwirksamkeit chemischer Stoffe. In diesem Zusammenhang sind die Möglichkeiten der Bioindikation, die ihren Niederschlag in der Umweltprobenbank und in einer Reihe von Länderprogrammen gefunden haben, von großer Bedeutung. Der folgende Aufsatz stellt die gekürzte Fassung eines für den BLAU gefertigten Arbeitspapiers dar; er soll einen Überblick über die Anforderungen und Möglichkeiten des Chemikaliengesetzes zur Erfassung der Umweltrelevanz chemischer Stoffe bieten und die Notwendigkeit ergänzender Verfahren der Bioindikation, die z. T. bereits realisert werden, aufzeigen.
Lichtgesteuertes Bewegungsverhalten von Halobakterien
Authors: Hildebrand Eilo , Schimz Angelika 
Published: May 2005

AbstractZahlreiche Arbeitsgruppen in verschiedenen Ländern beschäftigen sich intensiv mit der Aufklärung der sensorischen Signalverarbeitung in einzelnen Zellen. Bakterien werden wegen ihrer Eignung für molekulargenetische Manipulationen dabei besonders geschätzt. Zunehmend gewinnen auch die lichtempfindlichen Halobakterien in diesem Zusammenhang an Interesse.
Entwicklung neuer Pflanzenschutzwirkstoffe
Authors: Zurhake Franz 
Published: May 2005

AbstractAls im Jahre 1892 die Nonnenraupe (Lymantria monacha) weite Forstbestände des damaligen deutschen Kaiserreichs kahlzufressen drohte, kam Forschern erstmals der Gedanke, den Schädling mit Hilfe einer Chemikalie zu bekämpfen. Die Idee wurde sehr schnell in die Tat umgesetzt: Im gleichen Jahr kam Antinonnin, das erste chemische Insektenbekämpfungsmittel der Welt, auf den Markt. Gegen die meisten Schädlinge hatte man in diesen Tagen kaum eine Chance.
Biologische Kontrolle eingeschleppter Tausendfüßer in Süd‐Australien
Authors: Schulte Franz 
Published: May 2005

AbstractAus fremden Gebieten eingeschleppte Pflanzen‐ und Tierarten können zur großen Bedrohung für die Landwirtschaft oder gar für das gesamte ökologische Gefüge des neu eroberten Lebensraumes werden. Im Einzelfall sind die Veränderungen, welche durch Hinzufügen neuer Arten in einem Ökosystem hervorgerufen werden, wegen der oft komplexen Wechselwirkungen kaum vorauszuberechnen.
Pränatale Diagnostik
Authors: Bacchus Carol 
Published: May 2005

AbstractEs werden fünf vorgeburtliche Untersuchungsmethoden beschrieben, die in nicht invasive und invasive Verfahren untergliedert sind. Nicht invasive Methoden sind für Mutter und Kind unbedenklich und können über die gesamte Dauer der Schwangerschaft ausgeführt werden. Hierzu zählen die Ultrasonographie zur Feststellung äußerer und innerer Fehlbildungen sowie zur Abklärung des Entwicklungsstadiums und der Lage des Kindes in utero; außerdem die mütterliche Blutuntersuchung, welche Hinweise liefert auf Neuralrohrdefekte, Chromosomenaberrationen, virale Embryopathien und einen drohenden Abort. Bei klarer Indikationsstellung sind invasive Methoden für cytogenetische, biochemische und molekulargenetische Analysen des ungeborenen Kindes angezeigt. Die Amniozentese wird ab der 16. Schwangerschaftswoche angeboten. Die Chorionzottenbiopsie ist bereits ab der 9.–12. Schwangerschaftswoche möglich; sie birgt jedoch ein erhöhtes Abortrisiko von circa 3%. Die Fetoskopie ist eine Spezialuntersuchung zum Ausschluß äußerer Fehlbildungen und zur Analyse fetaler Blutzellen; sie kann zwischen der 18. und 20. Schwangerschaftswoche vorgenommen werden. Die spontane Abortrate liegt nach diesem Eingriff jedoch bei 5–10%. Eine Verlagerung der vorgeburtlichen Diagnose in die Präimplantationsphase ist im Tiermodell möglich und wird beim Menschen für bestimmte Risikoschwangerschaften und im Rahmen von In‐vitro‐Fertilisations‐Programmen diskutiert.
RNA‐Editing
Authors: Schuster Wolfgang , Brennicke Axel 
Published: May 2005

AbstractZur Realisierung der genetischen Information wird von der vererbten Information, dem Gen in der DNA, eine mRNA‐Kopie angefertigt, die als Matrize für die Proteinsynthese dient. Andere RNA‐Moleküle, wie ribosomale RNAs (rRNAs) oder Transfer‐RNAs (tRNAs) erfüllen direkt eine biologische Funktion, ohne in Proteine translatiert zu werden. Zu den vielfältigen Reifungs‐ und Modifizierungsprozessen der RNA‐Moleküle kommt nun eine neue Art von spezifischer Veränderung, das RNA‐Editing, das den Informationsinhalt der mRNA so verändert, daß andere Proteine synthetisiert werden, als von der DNA spezifiziert. Die anderen, bisher bekannten Modifikationen der RNA verändern wohl die Struktur des RNA‐Moleküls, lassen aber im wesentlichen die Information des eigentlichen Gens, wie von der DNA vorgegeben, unverändert.
Das Experiment: Der Einsatz von Video‐Technik in der Mikroskopie
Authors: Hausmann Klaus , Hülsmann Norbert 
Published: May 2005

AbstractDer folgende Artikel wird sich nicht auf die Durchführung und Interpretation eines bestimmten biologischen Experiments konzentrieren, sondern möchte vielmehr die verschiedenen technischen Facetten und Anwendungsmöglichkeiten eines sehr aktuellen Mediums zur Dokumentation von Beobachtungen und Experimenten beleuchten.
Eintransport von Proteinen in Chloroplasten oder Mitochondrien
Authors: Brandt Peter 
Published: May 2005

AbstractDie Mitochondrien und Chloroplasten sind semi‐autonome Bereiche (Kompartimente) in der eukaryotischen Zelle. Beide Organelltypen bedürfen der Versorgung mit Proteinen aus dem Cytoplasma der eukaryotischen Zelle. Aber wie werden die Organelltypen unterschieden und damit nur die jeweils „richtigen”︁ Proteine in die Organelle eintransportiert?
Polymerase Chain Reaction. Eine revolutionäre Methode für die Biologie
Authors: Hagen‐Mann Kerstin , Mann Wolfgang 
Published: May 2005

AbstractDie „Polymerase Chain Reaction”︁ (PCR) wurde von Science zu der wissenschaftlichtechnologischen Entwicklung des Jahres 1989 erklärt. Erstmals wurde auch ein „Molekül des Jahres”︁ gewählt, die DNA‐Polymerase, die an dieser Reaktion beteiligt ist. In der Tat hat die Anwendung der Reaktion in kurzer Zeit Einzug in die verschiedenen Bereiche der Biologie gehalten. Die Genialität der Methode liegt in der Einfachheit, mit der sie die Möglichkeit erschließt, genetisches Material in vitro zu vervielfältigen. Sie stellt damit eine Alternative zur herkömmlichen in vivo‐Vermehrung von DNA dar, der molekularen Klonierung. Im Extremfall kann über die PCR ein einzelnes DNA‐Molekül – die berühmte Nadel im Heuhaufen – amplifiziert und der Analyse zugänglich gemacht werden. Damit ergeben sich einerseits völlig neue Fragestellungen, zum anderen können bisher methodisch scheinbar nicht zu lösende Probleme angegangen werden. Obwohl erst gut zwei Jahre alt, gibt es bereits eine Fülle von Arbeiten und Anwendungen der PCR, ein vorläufiges Ende dieser rasanten Entwicklung ist nicht abzusehen (Abbildung 1).
Biologisch aktive Naturstoffe in marinen Invertebraten. Chemoökologische Betrachtung am Beispiel von Schwämmen und marinen Nacktschnecken
Authors: Proksch Peter 
Published: May 2005

AbstractDie Ozeane bedecken mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche. Sie nehmen hiermit nicht nur den größten Teil der Biosphäre ein, sondern beherbergen auch einen immensen Reichtum an Arten. Dies gilt insbesondere für tierische Organismen. So gibt es in den Weltmeeren mehr Fischarten als alle übrigen Land‐ und Wasserwirbeltierarten zusammengenommen sowie an die 200 000 Arten Wirbelloser [1]. Die Artendichte mariner Organismen, wie sie an Korallenriffen angetroffen wird, ist außerordentlich hoch [2] und wird im terrestrischen Habitat nur noch im tropischen Regenwald erreicht.
Entwicklungsmuster in Blüten und ihre mutmaßlichen phylogenetischen Zusammenhänge
Authors: Leins Peter , Erbar Claudia 
Published: May 2005

AbstractDiese Aussage von Aristoteles [1] ist heute noch so aktuell wie damals und gilt besonders, wenn man sich mit der Morphologie der Blüte befaßt im Hinblick auf die Systematik und Phylogenie der Blütenpflanzen (Angiospermae). Die Blüten der Christ‐, See‐, Cist‐ und Pfingstrose ebenso wie die der Stern‐ und Yulan‐Magnolie, des Kapernstrauches, des Gewürzstrauches, des Sternanis, Tulpenbaums und Johanniskrauts haben in ihrem Staubgefäßbereich alle ein ähnliches Erscheinungsbild: sie besitzen viele Staubgefäße (siehe Abbildungen 1–8). Daß sich hinter diesem ähnlichen Erscheinungsbild fundamental unterschiedliche Baueigentümlichkeiten verbergen, wird erst deutlich, wenn man die Entwicklungsgeschichte verfolgt. Welches sind die Unterschiede und wie verteilen sich die oben genannten Pflanzenarten auf die verschiedenen Bauprinzipien?
Das Experiment: Sammelverhalten von Bienen
Authors: Wirtz Peter , Schulte Julia 
Published: May 2005

AbstractBlüten besuchende Bienen verwenden Zeit und Energie für ihre Sammeltätigkeit und gewinnen dabei eine bestimmte Menge Nektar und Pollen. Es erscheint intuitiv einsichtig, daß die Bienen danach streben sollten, mit möglichst wenig Aufwand möglichst viel Ertrag zu erzielen, also den Nettogewinn ihrer Arbeit zu maximieren. Individuen, die den gleichen Ertrag mit weniger Aufwand oder einen höheren Ertrag mit gleichem Aufwand erzielen, sind vermutlich erfolgreicher als ihre Konkurrenten. Wir erwarten deshalb, daß sich im Laufe der Evolution Verhaltensprogramme entwickeln, die ein möglichst effektives Sammelverhalten bewirken.
Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina der Säugetiere
Authors: Peichl Leo 
Published: May 2005

AbstractDas Auge ist unser wichtigstes Sinnesorgan. Der Sehnerv ist der mächtigste sensorische Nerv, der in unser Gehirn zieht, und etwa ein Drittel unserer Großhirnrinde hat unmittelbar mit dem Sehen zu tun. Auch fur viele andere Wirbeltiere ist das Sehsystem das wesentlichste Wahrnehmungsinstrument. Bereits in der Netzhaut des Auges, der Eingangsstation des Sehsystems, findet ein beträchtlicher Teil an Bildverarbeitung statt. Im optischen Nerven wird nicht einfach eine Fotografie oder Filmaufnahme vom Auge ins Gehirn weitergeleitet, die visuellen Gehirnzentren wurden sonst wahrscheinlich in der Informationsflut ertrinken. Es wird vielmehr in der Retina schon vorsortiert, vorgefiltert und nur noch ein Teil der Bildinformation übertragen. Zu diesem Zweck besitzt die Retina ein ganzes Sortiment verschiedener Nervenzellen mit spezifischen Funktionen, Filtereigenschaften, die jeweils auf bestimmte Aspekte einer visuellen Szene ansprechen.Veränderte Fassung nach einem Artikel in der Zeitschrift „Optometrie”︁.
Nematoden‐zerstörende Pilze
Authors: Rubner Annemarthe , Bernitzky Anne‐Ruth 
Published: May 2005

AbstractVor gut 100 Jahren beobachtete der deutsche Botaniker Wilhelm Zopf den Fang von Nematoden (Fadenwürmern) durch einen Pilz und deutete damit erstmals die eigentümlich netzartigen Schlingen des Hyphomyceten Arthrobotrys oligospora richtig. Heute kennt man eine Reihe von Pilzen, die kleine Fadenwürmer fangen, abtöten und als Nahrungsquelle nutzen. Auch pilzliche Endoparasiten sind auf die Würmer spezialisiert: ihre Sporen haften aufgrund besonderer Einrichtungen am oder im Nematoden, den der Pilz als Substrat fur Wachstum und Vermehrung nutzt.Die Forschung hat in morphologischer, biochemischer und ökologischer Hinsicht bereits viele Aspekte dieses Phänomens beleuchtet. Schon früh erkannte man die Möglichkeit, Nematoden‐zerstörende Pilze bei der Kontrolle unliebsamer pflanzen‐oder tierpathogener Nematoden einzusetzen.
Das Experiment: Fangnetzbau bei Köcherfliegen
Authors: Michael Fey J. 
Published: May 2005

AbstractDie Ordnung der Köcherfliegen (Trichoptera) umfaßt annähernd 7000 Arten, von denen in Europa rund 900 vorkommen. Um sich vor der Abdrift in gut durchströmten Bachbereichen und vor Feinden zu schützen, bauen die Larven der meisten Arten dieser Gattung transportable Köcher aus Steinchen oder Pflanzenmaterial. Die Larven der Gattung Hydropsyche („Wasserseelchen”︁) zeichnen sich durch einen einzigartigen Fangnetzbau aus, der zum Nahrungserwerb angelegt wird. Ein tragbarer Köcher fehlt diesen Larven. Dieses Experiment stellt zwei Methoden vor — eine einfache und eine aufwendigere—, mit denen sich das Netzbauverhalten und die Netzbaukonstruktionen auch unter Schulbedingungen untersuchen lassen.