@phdthesis{Neumann2007,
  author    = {Grit Neumann},
  title     = {Adaptation of bacteria to toxic solvents: mechanisms and application},
  journal    = {Adaptation von Bakterien an toxische L{\"o}sungsmittel: Mechanismen und Anwendung},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000326-2},
  year      = {2007},
  abstract  = {Der Toluol-abbauende Stamm Pseudomonas putida DOT-T1E wurde hinsichtlich seiner Eignung und {\"o}konomischen Effizienz als Biokatalysator in w{\"a}{\"s}rig-organischen Zwei-Phasen-Systemen untersucht, wobei aliphatische L{\"o}sungsmittel als organische Phase verwendet wurden (Rojas et al. 2004, Kapitel 4 und 5). Die adaptiven Antworten des Bakteriums auf das L{\"o}sungsmittel 1-Dekanol wurden dabei intensiv gepr{\"u}ft. Die adaptiven Ver{\"a}nderungen auf der Ebene der Zellmorphologie (Kapitel 2), der Membranfetts{\"a}uren und Membranpermeabilit{\"a}t (Kapitel 3) sowie der Zellenergetik und Oberfl{\"a}chen-Eigenschaften (Kapitel 5) von P. putida DOT-T1E wurden untersucht, um Informationen {\"u}ber die Eignung des Stammes f{\"u}r Zwei-Phasen-Biotransformationssysteme zu erhalten (Kapitel 4). Die morphologische Adaptation an die Anwesenheit von L{\"o}sungsmitteln war anhand von Ver{\"a}nderungen der Zellgr{\"o}{\"s}e zu beobachten. Diese Ver{\"a}nderungen waren abh{\"a}ngig von der zellul{\"a}ren Aktivit{\"a}t und traten nur nach Zugabe von nicht-letalen L{\"o}sungsmittelkonzentrationen auf. Die Zellen reagierten auf die Anwesenheit von organischen L{\"o}sungsmitteln mit einer Erniedrigung des Verh{\"a}ltnisses zwischen Oberfl{\"a}che und Volumen, d.h. mit einer Verringerung ihrer relativen Oberfl{\"a}chen (Kapitel 2). Die Hauptwirkorte der toxischen Effekte von membranaktiven Verbindungen, wie beispielsweise L{\"o}sungsmitteln, sind die Zelloberfl{\"a}che und insbesondere die Cytoplasmamembran. Der adaptive Mechanismus der cis-trans-Isomerisierung von unges{\"a}ttigten Fetts{\"a}uren wirkt der fluidisierenden Wirkung von L{\"o}sungsmitteln entgegen, indem er die Ordnung der Membran und damit ihre Viskosit{\"a}t erh{\"o}ht. Beim Vergleich der adaptiven Antworten von P. putida auf eine Reihe von Stre{\"s}faktoren (z.B. L{\"o}sungsmittel) konnte eine direkte Korrelation zwischen der Aktivierung des cis-trans-Mechanismus und der Aktivierung der Kalium-Aufnahme-Pumpen in der Membran festgestellt werden (Kapitel 3). Huertas et al. (1998) zeigten f{\"u}r Heptan, Propylbenzol, Oktanol und Toluol, da{\"s} der Stamm Pseudomonas putida DOT-T1E L{\"o}sungsmittelkonzentrationen von mindestens 10 \% (vol/vol) toleriert. 1-Dekanol ist im Vergleich zu Toluol weniger gef{\"a}hrlich und fl{\"u}chtig und es besitzt gute Extraktionseigenschaften f{\"u}r die zu produzierenden Feinchemikalien. In weiteren Untersuchungen von biotechnologischen Prozessen wurde bewiesen, da{\"s} Dekanol au{\"s}erdem auch ein gut geeignetes L{\"o}sungsmittel f{\"u}r Zwei-Phasen-Biotransformationen ist (Kapitel 4). Obwohl die Zellen von P. putida DOT-T1E zus{\"a}tzliche Energie f{\"u}r ihre Anpassung an das L{\"o}sungsmittel Dekanol aufbringen mu{\"s}ten, waren sie in der Lage, ihre Elektronentransportphosphorylierung aufrecht zu erhalten. Das erlaubte eine Hom{\"o}ostasis von ATP-Level und Energieladung in Gegenwart des L{\"o}sungsmittels – auf Kosten eines reduzierten Biomasse-Ertrags. Allerdings waren in Gegenwart von Dekanol gleichzeitig eine signifikant h{\"o}here Hydrophobizit{\"a}t der Zellen und eine negativere Zelloberfl{\"a}chenladungen in wachsenden Zellen zu beobachten (Kapitel 5). Es ist anzumerken, da{\"s} s{\"a}mtliche beobachteten Zelleigenschaften eng miteinander verkn{\"u}pft sind, da sie alle Teil der adaptiven Reaktion der Zelle sind. Aufgrund der guten Wachstumseigenschaften in Anwesenheit von organischen L{\"o}sungsmitteln und der problemlosen Anpassung an 1-Dekanol, ist Pseudomonas putida DOT-T1E in diesem System ein exzellenter Kandidat f{\"u}r Zwei-Phasen-Fermentationsprozesse. Das Fehlen von Unterschieden auf der energetischen Ebene der Zellen – in Ab- oder Anwesenheit von Dekanol – unterst{\"u}tzt die Tatsache, da{\"s} Pseudomonas putida DOT-T1E f{\"u}r eine industrielle und {\"o}konomisch relevante Produktion von Feinchemikalien einsetzbar ist.},
  language  = {en}
}