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Speicher DNA (Gen) ATG.CTC.. Botschaft mRNA AUG.CUC … Produkt Metabolit A Protein (Enzym) Metabolit B Met.Leu... Informationsfluss Stofffluss 5000 4000.

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1 Speicher DNA (Gen) ATG.CTC.. Botschaft mRNA AUG.CUC … Produkt Metabolit A Protein (Enzym) Metabolit B Met.Leu... Informationsfluss Stofffluss Genom Transkriptom Proteom Metabolom Abb.1

2 R Regulator 144 aa P Promotor TP Transport Peri- plasma 116 aa Transport Membrane 91 aa A Mercury- Reductase 561 aa B Mercury- Lyase 212 aa Hg(II) Abb.2

3 Secretion Degradation RG Promotor Operator TF Struc. DNA mRNA Enzyme Metabolite P Transcription Translation Inhibition Degradation Apo- repressor Repressor Feedback repression Operon Abb. 3

4 Transkription Translation Metabolische Flüsse GEN PRODUKT Abb.4

5 Abb. 5

6 2-D IEF/SDS-PAGE Gel Electrophoretic Separation2-D IEF/SDS-PAGE Gel Electrophoretic Separation Abb. 6

7 Abb. 7

8 Genome Annotation Enzymes EC EC EC Reversibility information Connection matrix C00013-C00009 C00022-C00900 C01083-C00267 Reactions Homoserine + NAD + = Aspartate- Glycerol + NAD + = Glycerone + Mannitol 1-P + NAD + = F6P + N ………………… Reaction database (e.g. Ligand, Brenda Nonenzymatic reactions Ma & Zeng (2003) Bioinformatics. 19: Reaction Metabolite Abb. 8

9 Methionine Cysteine sulfur One carbon, folate, glycine, serine, threonine TCA Phenylalanine tyrosine tryptophan Urea cycle, nitrogen, glutamate, arginine, proline, pyrimidine Fatty acid Valine, leucine isoleucine Pentose phosphate fructose, mannose galactose Purine de novo Glycerolipid, glycosphingolipid Methane Lysine EC numbers: 434 Metabolites: 1172 Glycolysis, pyruvate Abb. 9

10 . rpoE fis soxR cspA rpoS phoB crp ihf argP cspE rpoN dnaA hns cytR Global regulators Regulatory modules Abb. 10

11 Nahrung = 350 Signale Gen mRNA Protein A B Osmolarität pH-Wert Temperatur Sauerstoff Antibiotika Druck Licht Erdanziehungskraft Gift/Gefahr Botschaften anderer Bakterien Scherstress Nährstoff- limitierung Abb. 11

12 Abb. 12

13 Abb, 13

14 Abb. 14

15 Shaking Flask 1µm Couette flow bioreactor = s -1 = 1482 s -1 Abb. 15

16 Keimung 2 50 µm 8 Stunden Pellet Wachstum 4 Sporen SporenpaketePrimäre Aggregation 1 50 µm 2 Stunden Sekundäre Aggregation µm 12 Stunden Abb. 16

17 Pelletkonzentration [1/L] Pelletdurchmesser [mm] 0,1 1,0 10, ,0500,0600,0700,0800,0900,100 spezifischer Leistungseintrag [W/kg] Aktivität [µKat/L Reaktorvolumen] 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1, Aktivität [µKat/mL Pelletvolumen] t = 80 h Abb.17

18 Genom- Sequenzen Proteom (Proteine) Transkriptom (mRNA) gezielte Exp. Metabolic Eng. Zellphysiologie Kinetik Metabolom Fluxom Bioprozesse & Bioprodukte Environom Verfahrenstechnik metabolisches Netzwerk genetisches Netzwerk Abb. 18


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