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1 Kontinuierliche Kultur – Chemostat 1. In einer kontinuierlichen Kultur mit V = 1 L, D = 0.2 h-1 und sin= 2 g L-1 liegt die im Reaktor bestimmte Glucosekonzentration unter der Nachweisgrenze (0.01 g L-1). Innerhalb weiterer vier Stunden werden 1.599 g Glucose verbraucht. Folgende Aussage ist richtig: die Glucosekonzentration im Reaktor steigt an die Kultur ist in Bezug auf die Kohlenstoff- und Energiequelle limitiert die Kultur befindet sich im Gleichgewichtszustand (steady-state) die Veränderung der Biomasse- und Substratkonzentration pro Zeit ist gleich 0 2. Die Zellen in einer kontinuierlichen Kultur mit D = 0.1 h-1 vermehren sich mit einer Verdopplungszeit von 2.3 h. Welche der folgenden Aussagen sind richtig? die Biomassekonzentration steigt an die Restsubstratkonzentration bleibt konstant die Kultur befindet sich im steady-state der Wert für die spezifische Wachstumsrate ist dreimal so hoch, wie die Verdünnungsrate 3. Eine Batchkultur ist im Gegensatz zur Chemostatkultur: durch konstante Restsubstratkonzentrationen gekennzeichnet nicht in Wachstumsphasen unterteilbar durch zunehmende Biomassekonzentrationen gekennzeichnet ein in Bezug auf die Mediumzufuhr geschlossenes System 4. Für x-D Diagramme benötigt man D:\75904620.doc 2 Messwerte kurz nach dem Animpfen des Bioreaktors Mittelwerte der Biomassekonzentration aus steady-states bei unterschiedlichen D Werte der Biomassekonzentration nach Abschalten der Mediumpumpe Werte der Substratkonzentration nach Abschalten der Mediumpumpe Messwerte aus der stationären Phase mehrerer Batchkulturen 5. Stamm A (Ks = 44 µg L-1, µmax = 0.75 h-1) und Stamm B (Ks = 10 mg L-1, µmax = 0.94 h-1) werden jeweils in Chemostat kultiviert (D = 0.3 h-1, sin = 20 mg L-1, Yx/s für beide Stämme 0.45 g g-1). Welche Biomassekonzentrationen stellen sich im steady-state ein? A und B jeweils 20 mg L-1 A 9.0 mg L-1 und B 6.9 mg L-1 A und B jeweils 0.009 g L-1 A 0.02 g L-1 und B 0.018 g L-1 6. Ein Mikroorganismus mit µmax = 0.2 h-1 und Yx/s = 0.5 g g-1 wird in einer kontinuierlichen Kultur mit vermehrt, in die sin = 10 g L-1 Substrat zugeführt werden. Die steady-state Substratkonzentration bei D = 0.3 h-1 ist: kleiner als die Nachweisgrenze 10 g L-1 5 g L-1 0.1 g L-1 7. Nach dem Wechsel der Substratkonzentration im Zulaufmedium von 1.4 auf 2.8 g L-1 sind nach Wiedererreichen des steady-states folgende Veränderungen zu beobachten (D = 0.3 h-1, µmax = 0.75 h-1, Yx/s = 0.43 g g-1, Ks = 44 µg L-1): D:\75904620.doc 3 keine Erhöhung der Biomasse- und Restsubstratkonzentrationen um den Faktor zwei Erhöhung der Biomassekonzentration von 0.6 auf 1.2 g L-1 bei gleichbleibender Restsubstratkonzentration Erhöhung der Biomassekonzentrationen um den Faktor 2 und Erniedrigung der Restsubstratkonzentration um 50% 8. Ein Stamm mit einem Ausbeutekoeffizienten Yx/s von 0.6 g g-1 hat im Vergleich zu einem Stamm mit Yx/s = 0.3 g g-1 in kontinuierlicher Kultur bei gleichem sin und D: eine ca. zweimal höhere steady-state Biomassekonzentration eine zweifach höhere spezifische Wachstumsrate eine um den Faktor zwei niedrigere Biomassekonzentration eine ca. zweifach höhere Biomassebildungsrate 9. µmax beträgt für Substrat A 0.6 h-1 und für Substrat B 0.2 h-1. Die maximal erreichbare Biomassebildungsrate in kontinuierlicher Kultur ist: für beide Substrate gleich für Substrat A ca. dreifach so hoch wie für Substrat B für Substrat A dreimal tiefer als für Substrat B für Substrat A 0.6 h-1 und 0.2 h-1 für Substrat B 10. Der Anteil eines Arabinose-induzierten rekombinanten Proteins an der Biomasse-konzentration von 10 g L-1erreicht bei D = 0.2 h-1 einen Maximalwert von 30%. Bei D = 0.4 h-1 stellt sich eine Biomassekonzentration von 9 g L-1 ein und der Produktanteil liegt nur noch bei 20%. Welche der folgenden Schlussfolgerungen ist richtig? D:\75904620.doc 4 die Produktivität für das rekombinante Protein ist bei beiden Verdünnungsraten gleich hoch die Proteinproduktivität ist bei D = 0.4 h-1 um den Faktor 1.8 höher als bei D = 0.2 h-1 bei der niedrigeren Verdünnungsrate werden 3 g L-1 h-1 Biomasse gebildet die Konzentration des rekombinanten Proteins beträgt bei D = 0.4 h-1 1.8 g L-1, wohingegen sie bei D = 0.2 h-1 3 g L-1 erreicht D:\75904620.doc
