Alkoholische Gärung - Experimentelle Entwicklung eines Schulversuchs

Inhaltsverzeichnis

1. Entdeckung der alkoholischen Gärung

2. Gärung unter chemische Gesichtspunkten

3. Enzyme der Hefezellen 223.1 Charakterisierung
3.2 Aufbau und Wirkungsweise

4. Die alkoholische Gärung in Einzelschritten
4.1 Phosphorylierung der Glucose
4.2 Phosphoglucose-Isomerase wandelt Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat
4.3 Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat
4.4 Spaltung von Fructose-1,6-diphosphat
4.5 Umwandlung von Dihydroxyacetonphosphat zu Glycerinaldehyd-3-phosphat
4.6 Oxidation und Phosphorylierung von Glycerinaldehyd-3-phosphat
4.7 Phosphorylierung von ADP
4.8 Übertragung der Phosphorylgruppe und Abscheidung von Wasser
4.9 Zweite Phosphorylierung von ADP
4.10 Pyruvat-Decarboxylase
4.11 Alkohol-Dehydrogenase

5. Praktischer Teil der Facharbeit
5,1 Konzentrationsversuche im Kolbenprober
5.1.1 Gärversuch mit variabler Zuckerkonzentration und konstanter Enzymkonzentration
5.1.2 Gärversuch mit variabler Enzymkonzentration und konstanter Zuckerkonzentration
5.2 Gärversuch im Gärungssaccharometer
5.3 Gärversuch im Reagenzglas
5.4 Gärversuch im U-Rohr
5.4.1 Erprobung der Versuchanordnung
5.4.2 Erstellung einer Substratsättigungskurve für Phosphofruktokinase

6. Fazit

7. Literatur- und Quellenverzeichnis

1. Entdeckung der alkoholischen Gärung

Zur Hinführung des Titel angesprochenen Themenkreises, zuerst eine kleine Anekdote aus Persien. Die eigentliche alkoholische Gärung wurde in Persien ca. 3000 v. Chr. mehr oder minder zufällig entdeckt. Der damalige Herrscher Djemschid¹ wollte auch in den Wintermonaten und im Frühling nicht auf die Gaumenfreuden der Weintraube verzichten und befahl, diese in große Vorrats-Tonkrüge einzumachen und mit frischem Traubenmost zu bedecken. Diese Krüge brachten seine Diener in den tiefsten und kältesten Felsenkeller.

Aber was heißt schon Kälte in einem Land, in dem sogar im Winter das Thermometer kaum unter 20° C sinkt. Trotz der milden Kälte im Felsenkeller begannen die eingelegten Trauben und der Saft in den Krügen zu gären und als eines Nachts Diener insgeheim in das Gewölbe eindrangen, um von des Königs Lieblingsspeise zu kosten, fielen sie berauscht zu Boden und erstickten an den Gärgasen, die sich auf dem Boden des tiefen Kellergewölbes angesammelt hatten. Am nächsten Morgen fand man die Leichen der unglücklichen Missetäter und berichtete sofort an den König Djemschid, dass sich seine Trauben in ein hochwirksames Gift verwandelt hätten. Nun war ein besonders wirksames Gift eine genauso begehrte Sache wie eine süße Leibspeise. So ließ der König den vergorenen Traubensaft als Todestrunk für die zum Tode Verurteilten bereitstellen und markierte die Krüge mit dem damals üblichen Giftsymbol.

Zur gleichen Zeit verliebte sich Gulnare, eine seiner schönsten Lieblingsfrauen in seinem weithin berühmten und auch von anderen Herrschern beneideten Harem, unsterblich in einen hübschen, jungen Hauptmann der königlichen Garde. Sie war sich der Ausweglosigkeit dieser verbotenen Liebe durchaus bewusst - aber was sollte sie gegen ihre Liebe tun ? - und so entschied sich Gulnare in ihrer hoffnungslosen Lage dafür, sich das Leben zu nehmen.

Ihre Wahl viel auf den tödlichen Traubentrank, um sich das Leben zu nehmen. Sie schlich sich in ihrer Verzweiflung heimlich zu dem Ort, wo die Tonkrüge mit dem Tod bringenden Getränk gesondert und markiert aufbewahrt wurden, schöpfte einen Becher und wartete auf den Frieden und Ruhe bringenden Todesschlaf - er kam nicht sofort und so nahm sie einen zweiten und noch einen dritten Becher. Doch statt des erwünschten Todes stellte sich eine glückselige Euphorie ein. Gulnare ging, oder vielmehr tänzelte, zu ihrem Herrscher und gestand ihm die Liebe zu seinem Gardehauptmann.

Außer sich vor Wut, wollte Djemschid seine Lieblingsfrau sofort durch seinen Leib-Henker enthaupten lassen. Er besann sich aber eines Besseren und die heitere Aufrichtigkeit, mit der Gulnare ihm ihr Dilemma auf so lockere Art und Weise schilderte, rührte ihn ungemein. Was war das doch für ein Zaubertrank, der dem Menschen die Zunge löste und der selbst der zum Freitod entschlossenen Gulnare ihre Lebensfreude sichtbar wiedergab?

Ein kurzes Zögern und er vergab Gulnare, erteilte ihr sogar seinen königlichen Segen zu einem Bunde mit dem Hauptmann seiner Leibgarde, schenkte ihr ein neues Seidenkleid und erkannte, was in diesem vermeintlichen Todestrunk enthalten war: Ein Gift, das die Menschen ihre Sorgen vergessen ließ und ihnen neue Lebensfreude und frischen Lebensmut brachte.

Djemschid kostete nach kurzem inneren Kampf schließlich selber von diesem vergorenen Traubensaft, der so wundersam zu Wein wurde. Er schmeckte vorzüglich und erheiterte auch ihn - er vergaß seine Sorge und seinen Ärger über Gulnare und so traf er die weise und einzig richtige Entscheidung, dass in seinem Lande überall Reben angebaut werden sollten, um daraus Wein zu bereiten, der die Menschen (ob mit oder ohne Kummer und Sorgen) erfreuen solle. So soll nach dem Willen des Allmächtigen im goldenen Zeitalter der Wein erfunden worden sein...

2. Gärung unter chemische Gesichtspunkten

Unter dem Begriff Gärung versteht man in der Biologie sowie in der Chemie im allgemeinen den biochemischen Vorgang, bei dem ein Abbau von stickstofffreien, organischen Substanzen über den Stoffwechsel von Mikroorganismen ohne Zufuhr von Sauerstoff abläuft.

Bei der alkoholischen Gärung wird Glucose durch Enzyme der Hefe, im wesentlichen Phosphofruktokinase², in Alkohol und Kohlenstoffdioxid zerlegt; wobei eine anaerobe Glykolysereaktion abläuft.

Die Gärung setzt als energieliefernder Schritt ein, mit einem Energiegewinn von 2 ATP. Als Endprodukte entstehen Kohlenstoffdioxid und Alkohol. Aus dem entstandenen Alkohol kann durch Versetzung mit Essigsäurebakterien Essig gewonnen werden, was einer Vergärung in Anwesenheit von Sauerstoff entspricht.

Außer der alkoholischen Gärung existieren noch andere Arten von Gärungen, wie z.B. die Milchsäuregärung, Buttersäuregärung oder die Essigsäuregärung, welche aber im weiteren Verlauf der Facharbeit keine Rolle spielen.

3. Enzyme der Hefezellen

3.1 Charakterisierung

Bei der alkoholischen Gärung sind aber nicht die Hefezellen selbst für die Spaltung von Zucker in Kohlenstoffdioxid und Ethanol verantwortlich, sondern die in den Hefezellen enthaltenen Enzyme Enzyme sind spezialisierte, organische Substanzen die als Biokatalysatoren wirken. Die katalytische Wirkung ist aber im Gegensatz zu herkömmlichen Katalysatoren (z.B. Platin) extrem gesteigert. Enzyme sind im Stoffwechsel aller warmblütigen Lebewesen zu finden. Sie besitzen die Aufgabe chemische Reaktionen zu beschleunigen, ohne dass sie sich verändern oder verbraucht werden. Meist ist aber nicht nur ein Enzym für die Beschleunigung oder Katalysierung einer Reaktion verantwortlich sondern ein ganzer ,,Enzymcocktail".

Erst dieser in den Hefezellen enthaltene Enzymcocktail ermöglicht die ablaufenden Reaktionen der alkoholischen Gärung. In welcher Vielzahl Enzyme in den Hefezellen enthalten sind, zeigt die folgende Auflistung an Enzymen; die für den Ablauf einer alkoholische Gärung verantwortlich sind. Die Enzyme sind in der Reihenfolge aufgeführt; in der sie auch wirksam werden:

- Hexokinase
- Phosphoglucose-Isomerase
- Phosphofructokinase
- Aldolase
- Triosephosphat-Isomerase
- Phosphoglycerat-Kinase
- Enolase
- Pyruvatkinase
- Pyruvat-Decarboxylase
- Alkohol-Dehydrogenase

Enzyme besitzen außerdem die Eigenschaft der Autokatalyse. Hierunter versteht man, dass sie in der Lage sind, sich selbst zu vermehren. Durch diese Eigenschaft kann man über einfache Verfahren beliebige Mengen und Formen an Enzymen ,,züchten". Für diesen Vorgang wird lediglich ein einziger Enzymstamm benötigt.

In der Chemie werden mehrere große Gruppen von Enzymen unterschieden, jeweils nach derjenigen Reaktion die sie katalysieren:

- Hydrolytische Enzyme: Enzyme die Reaktionen beschleunigen, bei denen Moleküle unter Wasseranlagerung in einfache Grundbausteine zerlegt werden
- Oxidierende Enzyme: Auch Oxidasen genannt, setzen Oxidreaktionsreaktionen in Gang Reduzierende Enzyme: Sie sind für eine Reduktionsreaktion bei der Sauerstoff abgespalten wird verantwor tlich
- Urease ist z.B. das Enzym, das für den Abbau von Harnstoff (lat. urea) sorgt - · Proteasen sind z.B. Enzyme, die Proteine hydrolysieren

3.2 Aufbau und Wirkungsweise

Enzyme sind hochmolekulare Eiweißstoffe, die bestimmte chemische Reaktionen erst ermöglichen bzw. diese wesentlich beschleunigen.

Enzyme gehören fast alle zur Gruppe der globulären Proteine oder auch Proteide. Für die katalytische Aktivierung ist die Tertiärstruktur des Enzyms verantwortlich, die über das aktive Zentrum des Enzyms nur genau passende Substrate ,,andocken" lässt. Dieses aktive Zentrum besteht nur aus Aminosäureseitenketten und wählt Substrate nach einem Prinzip aus, das man sich wie Schlüssel und Schloss vorstellen kann (,,Schlüssel-Schloss-Prinzip"), um mit ihnen einen Komplex zu bilden, den sog. Enzym-Substrat-Komplex.

Nach der Bildung des Enzym-Substrat-Komplexes wird im nächsten Reaktionsschritt das Substrat gespalten, wobei das Enzym wieder frei wird um neue Substratmoleküle umzusetzen. Es entsteht so ein Kreislauf, in dem die Enzyme immer wieder neue Substratmoleküle zersetzen.

Allerdings laufen solche Enzymreaktionen nur im Modell derart trivial ab, in der Realität sind diese Vorgänge in der Regel weitaus komplexer. Als Beispiel soll hierfür die nachfolgend dargestellte alkoholische Gärung mit den Endprodukten Ethanol und Kohlenstoffdioxid dienen.

4. Die alkoholische Gärung in Einzelschritten

4.1 Phosphorylierung der Glucose

1. Schritt: Phosphorylierung der Glucose (siehe hierzu Schritt 1 im Bildanhang)

C6H12O6 + ATP C6H11O6PO(OH)2 + ADP

Im 1. Schritt reagieren Glucose und ATP zu Glucose-6-phosphat und ADP. Dabei wird am Glucose-Molekül eine Hydroxyl-Gruppe durch eine Phosphat-Gruppe ersetzt.

Der 1. Schritt der Glycolyse ist eine Phosphorylierung, nämlich die Übertragung eines Phosphat-Restes auf die Glucose.

Dadurch wird das Molekül noch energiereicher als es bereits ist, denn mit der Phosphorylierung ist eine Anhebung der Glucose auf ein höheres Energieniveau verbunden (um ca. 16 kJ/mol).

Das katalysierende Enzym heißt Hexokinase und kann durch das Reaktionsprodukt Glucose-6-Phosphat allosterisch gehemmt werden. Das chemische Gleichgewicht dieser Reaktion liegt fast ausschließlich auf der Produktseite, so dass der Reaktionsschritt praktisch irreversibel ist.

4.2 Phosphoglucose-Isomerase wandelt Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat

2. Schritt: Phosphoglucose-Isomerase wandelt Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat

(siehe hierzu Schritt 2 im Bildanhang)

Im 2. Schritt wird aus Glucose-6-phosphat durch Phosphoglucose-Isomerase Fructose-6- phosphat. Bei dieser Isomerisierung wird lediglich die Struktur des Moleküls verändert. Es erfolgt weder eine energetische Anregung des Moleküls, noch wird eine Oxidation oder Reduktion durchgeführt. Dieser Reaktionsschritt ist reversibel.

Damit Glucose gespalten werden kann, ist eine vorherige Aktivierung der Glucose durch Übertragung von zwei Phosphatgruppen erforderlich. Glucose selbst kann aber nur eine Phosphatgruppe aufnehmen (am C-6-Atom).

Die Fructose dagegen kann zwei Phosphatgruppen binden, nämlich am C-1- und am C-6-Atom, weshalb ein Umwandlung von Glucose-6-Phosphat in Fructose-6-Phosphat erfolgt, damit eine zweite Phosphatgruppe gebunden werden kann.

4.3 Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat

3. Schritt: Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat (siehe hierzu Schritt 3 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Innerhalb des 3. Schrittes erfolgt erneut eine Phosphorylierung, und zwar von Fructose-6- phosphat durch ATP und Phosphofructokinase zu Fructose-1,6-diphosphat.

Das Fructose-6-Phosphat wird durch Anhängen einer weiteren Phosphatgruppe noch weiter aktiviert; die innere Energie des Moleküls steigt wieder um ca. 16 kJ/mol.

Phosphofructokinase kann durch ADP aktiviert sowie durch ATP und Fettsäuren (!) allosterisch gehemmt werden. Dieser Reaktionsschritt ist genau wie der erste irreversibel; die freie Reaktionsenergie der Rückreaktion reicht nicht aus, um ADP zu phosphorylieren.

4.4 Spaltung von Fructose-1,6-diphosphat

4. Schritt: Spaltung von Fructose-1,6-diphosphat

(siehe hierzu Schritt 4 mit den Unterpunkten 4.1 und 4.2 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei diesem Schritt wird Glucose-1,6-diphosphat durch Aldolase in Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat gespalten. Die durch das Enzym Aldolase katalysierte Reaktion verläuft in zwei Teilschritten:

Schritt 4.4.1

Zunächst findet eine Isomerisierung statt. Das ringförmige Molekül wird zwischen dem Ring- O-Atom und dem C2-Atom gespalten, es entsteht das kettenförmige Isomer des Fuctose-1,6- Diphosphats.

Schritt 4.4.2

Im zweiten Teilschritt wird das kettenförmige Molekül gespalten. Ursache hierfür sind die beiden Phosphatgruppen, die aufgrund ihrer negativen Ladungen die mittlere C-C-Bindung schwächen, so dass das Molekül leicht zerfällt.

Das Gleichgewicht dieser Reaktion liegt stark auf der Eduktseite ; nur 11% aller

Moleküle liegen in gespaltener Form vor. Von diesen 11% liegen wiederum 96% als Dihydroxyaceton-Phosphat vor, und nur 4% als Glycerinaldehyd-Phosphat.

- Glycerinaldehyd-Phosphat und Dihydroxyaceton-Phosphat können dabei ineinander umgewandelt werden.
- Das Gleichgewicht dieser Isomerisierungs-Reaktion befindet sich fast ausschließlich (96%) auf der Seite des Dihydroxyaceton-Phosphats.
- Da aber das Glycerinaldehy-Phosphat durch Weiterreaktion ständig aus dem Medium entfernt wird, kann immer wieder neues Dihydroxyaceton-Phosphat in Glycerinaldehyd-Phosphat umgewandelt werden.

4.5 Umwandlung von Dihydroxyacetonphosphat zu Glycerinaldehyd-3-phosphat

5. Schritt: Umwandlung von Dihydroxyacetonphosphat zu Glycerinaldehyd-3- phosphat

(siehe hierzu Schritt 5 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Im 5. Schritt wird das in Schritt 4 entstandene Dihydroxyacetonphosphat zu Glycerinaldehyd3-phosphat umgewandelt. Diese Umwandlung wird durch Triosephosphat-Isomerase katalysiert. Im diesem 5. Schritt der Glycolyse wird das Glycerinaldehyd-Phosphat oxidiert. Das Glycerinaldehyd-Phosphat gibt ein Wasserstoffatom und ein zusätzliches Elektron (formal also ein Hydrid-Ion H-) an ein NAD+-Ion ab.

Das NAD+ (siehe hierzu Schritt 5 im Bildanhang) wird zu NADH reduziert. Das Phosphat wird im aktuellen Schritt an den C3-Körper gebunden. Das Zwischenprodukt 1,3-Diphosphat- Glycerat ist sehr instabil, daher kann im 6. Schritt eine der beiden Phosphatgruppen an ADP abgegeben werden, welches dadurch zu ATP umgewandelt wird. Bei diesem Schritt verbleibt eines der vier Sauerstoffatome der Phosphat-Gruppe im C3-Körper und oxidiert die AldehydGruppe zur Carboxyl-Gruppe.

Die Energiebilanz der Glycolyse ist nach diesem Schritt ausgeglichen: Wurden zwei ATP benötigt, um die Glucose zu aktivieren und zu spalten, so wird jetzt bei der Oxidation der beiden Spaltprodukte je ein ATP gewonnen.

4.6 Oxidation und Phosphorylierung von Glycerinaldehyd-3-phosphat

6. Schritt: Oxidation und Phosphorylierung von Glycerinaldehyd-3-phosphat (siehe hierzu Schritt 6 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Im Schritt 6 wird das Glycerinaldehyd-3-phosphat zu 1,3-Diphosphoglycerat oxidiert und Phosphoryliert. Die Reaktion wird durch Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase katalysiert.

4.7 Phosphorylierung von ADP

7. Schritt: Phosphorylierung von ADP

( siehe hierzu Schritt 7 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei diesem Schritt wird ADP mit 1,3-Diphosphoglycerat und Phosphoglycerat-Kinase zu ATP phosphoryliert. Außerdem entsteht 3-Phosphoglycerat.

In Schritt 7 lagert sich das Glycerat-3-Phosphat in isomeres Glycerat-2-Phosphat um. Das Energieniveau der Zwischenprodukte ändert sich hierbei nicht bzw. nur unwesentlich.

Ohne diese Isomerisierung könnte der nächste Reaktionsschritt nicht ablaufen. Die Abspaltung von Wasser in Schritt 8 ist energetisch günstiger, wenn die Phosphatgruppe am 2. C-Atom des Glycerat-Ions sitzt.

4.8 Ü bertragung der Phosphorylgruppe und Abscheidung von Wasser

8. Schritt: Übertragung der Phosphorylgruppe und Abscheidung von Wasser

(siehe Schritt 8 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durch Phosphoglycerat-Mutase wird die Phosphorylgruppe von einer C-3- in eine C-2- Stellung übertragen, außerdem wird durch Enolase Wasser abgespalten.

In Schritt 8 wird dem Glycerat-2-Phosphat ein Wasser-Molekül entzogen. Der Energiegehalt des Moleküls nimmt wegen der so erhaltenen Doppelbindung dabei noch einmal zu. Mit dem Phospho-Enol-Pyruvat (PEP) liegt nun ein relativ energiehaltiges Zwischenprodukt vor, welches zur ATP-Synthese eingesetzt werden kann.

4.9 Zweite Phosphorylierung von ADP

9. Schritt: Zweite Phosphorylierung von ADP (siehe hierzu Schritt 9 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hierbei wird ein zweites mal wird ADP phosphoryliert, dieses mal durch Phosphoenolpyruvat und PyruvatKinase als Katalysator. Es entstehen ATP und Pyruvat.

Im 9. Schritt entsteht das Endprodukt der Glycolyse, das Pyruvat: Die für die Bildung von ATP notwendige Phosphat-Gruppe stammt aus dem PEP-Molekül. Dies ist somit der 2. Schritt, bei dem ATP gebildet wird.

Die Pyruvatkinase, das Enzym, welches diesen Schritt katalysiert, wird durch Fructose-1,6-diphosphat aktiviert und durch Citrat (ein sehr wichtiges Zwischenprodukt der aeroben Glucose-Oxidation) gehemmt. Weiterhin wird das Enzym durch Kalium- und Magnesiumionen aktiviert und durch Calciumionen, ATP und Fettsäuren gehemmt.

Das Pyruvat ist nun das Endprodukt der Glycolyse und gleichzeitig der Ausgangsstoff des Zitronensäure-Zyklus.

Insgesamt wurden aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat-Moleküle hergestellt, dabei wurden gleichzeitig zwei ATP-Moleküle gewonnen.

Theoretisch könnte ein Lebewesen also allein mit einer Glycolyse seine Energie gewinnen. Sehr effektiv ist dieser anaerobe Mechanismus allerdings nicht. Aber manchen Organismen bleibt allerdings keine andere Möglichkeit um zu überleben.

Das Pyruvation ist visuell in Abbildung 9 im Bildanhang in der Enol-Form dargestellt, um dem Leser die Verwandtschaft zum Vorgängermolekül zu veranschaulichen.

4.10 Pyruvat-Decarboxylase

10. Schritt: Pyruvat-Decarboxylase

(siehe hierzu Schritt 10 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das Pyruvat-Ion wird durch ein H+-Ion zu Ethanal und Kohlenstoffdioxid umgesetzt.

4.11 Alkohol-Dehydrogenase

11. Schritt: Alkohol-Dehydrogenase

(siehe hierzu Schritt 11 im Bildanhang)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In diesem letzten Schritt wird schlussendlich das Ethana-Molekül durch H+ und NADH zu Ethanol umgesetzt. Damit ist die alkoholische Gärung vollständig.

5. Praktischer Teil der Facharbeit

Der praktische Teil meiner Facharbeit bestand darin, ein Verfahren zu entwickeln, um mit minimalem Geräteaufwand Gärversuche im Schullabor durchführen zu können, um die Enzymaktivität der Hefe zu bestimmen und gleichzeitig eine Substratsättigungskurve der Hefeenzyme zu ermitteln.

Um effektiv mit der Hefe arbeiten zu können, war es nötig verschiedene Enzym- und Substratkonzentrationen in kleinen Vorversuchen zu erproben, um optimale Bedingungen für die eigentliche Versuchsreihe zu erhalten.

5.1 Konzentrationsversuche im Kolbenprober

5.1.1 G ä rversuch mit variabler Zuckerkonzentration und konstanter Enzymkonzentration

Versuchsaufbau:

Um verschiedene Konzentrationen möglichst schnell und effektiv zu testen, wurden Kolbenprober aus dem Labor mit verschließbarem Hahn benutzt. Dieser Versuchsaufbau schien mir für diese Vorversuche sehr zweckmäßig, da ich hier mit einem fast druckfreien System arbeiten konnte, da lediglich das Gewicht des Kolbens auf das entstandene Gas Druck ausübte und das komplette System sehr schnell zu reinigen und somit bei misslungenen Versuchen sehr schnell wieder einsatzbereit war.

Versuchsaufbau 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Versuchsbeschreibung:

In meinem ersten Versuch erprobte ich, wie sich verschiedene Substrat-Konzentrationen auf den Ablauf und die Geschwindigkeit der Gärung bei konstanter Enzymkonzentration auswirken würden.

Geräte:

3 Kolbenprober mit Hahn; geeignete Stative mit Klammer; Stoppuhr; el. Waage;

2 Bechergläser; Spatel; 1 Messzylinder.

Chemikalien:

Saccharose (Haushaltszucker), einige Würfel frische Hefe, Aqua dest.

Durchführung:

1. Herstellen der Saccharose Lösungen (2, 4, 5, 10%ig); jeweils 2, 4, 5, 10 g Saccharose in 100ml Wasser lösen
2. Herstellen einer Hefesuspension; 5,25g Hefe werden in 100ml Wasser suspendiert
3. Befüllung der Kolbenprober mit jeweils 50 ml Saccharoselösung und 10ml Hefesuspension
4. Starten der Stoppuhr

Anmerkung:

Zur Auswertung des Versuchs, wurde jeweils in einem Zeitintervall von 2 min., das Volumen des im Kolbenprober entstandenen CO2 abgelesen, was sich als sehr problemlos erwies, da die Kolbenprober über eine sehr genaue Volumenskala verfügen, die sogar mit dem bloßen Auge eine Volumenänderung um 0,5 ml erkennen lässt.

Auswertung:

Alle Ansätze zeigten nach relativ kurzer Zeit eine einsetzende Gärung unter Gasentwicklung, mit jeweils unterschiedlicher Heftigkeit.

Um mir ein Urteil zu bilden welche der Konzentrationen am günstigsten gewählt war, trug ich das Volumen des entstandenen CO2 gegen die Zeit in einem Diagramm auf

Diagramm 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aus den ermitte lten Diagrammwerten ließ sich schlussfolgern, dass mit steigender Zuckerkonzentration die Gärung schneller einsetzt und das Volumen des gebildeten CO2 , proportional zur Zeit, immer mehr zunimmt. Aus Diagramm 1 geht zwar hervor, dass der Ansatz mit 10%iger Saccharoselösung am Besten verlief, weil hierdurch volumenmäßig am Meisten CO2 gebildet wurde.

Allerdings weist dieser Ansatz einige gravierende Nachteile auf. Zum einen bildete sich das CO2 nur sehr ungleichmäßig, da im Laufe der Zeit sehr große Gasblasen in der Lösung entstehen, die große Volumensprünge verursachen, was an den Knicken des Graphen zu erkennen ist. Zum anderen bildet sich CO2 nach Anlaufen der Reaktion sehr schnell, so dass man das Volumen in kleineren Zeitabständen messen müsste, um eine genauere Kurve zu erhalten, was aber bei parallel laufenden Versuchen absolut unpraktikabel ist.

Auch die Ansätze mit 2%iger und 4%iger Zuckerlösung erwiesen sich als ungeeignet für weitere Versuche, wie z.B. für die Erstellung einer Substratsättigungskurve. In beiden Fällen dauert es sehr lange bis die Reaktion einsetzt, so dass ein Gärversuch mit diesen Konzentrationen im beschränkten Zeitraum einer Schulstunde zu keinem brauchbaren Ergebnis führen würde (siehe Diagramm 1). Weiterhin ist das gebildete Volu men an CO2 sehr gering, so dass Ungenauigkeiten beim Ablesen des CO2 Volumens nicht zu vermeiden sind.

Als gut geeignet erwies sich der Versuch, bei dem mit 5%iger Saccharoselösung gearbeitet wurde. Als starkes Plus für diesen Versuch ist zu werten, dass das entstandene CO2 sich sehr gleichmäßig bildete (keine, oder zumindest nur kleine Knicke im Graph) und mit einer akzeptablen Geschwindigkeit, die sehr gut messbar war. Weiterhin setzt die Gärung in einem überschaubaren Zeitraum ein, was ich als sehr wichtig für einen derartigen Versuch ansehe, der im Rahmen eines Chemiepraktikums durchgeführt werden soll. Für spätere Versuche wurden folglich Saccharoselösungen mit 5%iger Konzentration verwendet.

5.1.2 G ä rversuch mit variabler Enzymkonzentration und konstanter Zuckerkonzentration

Versuchsaufbau:

Siehe Versuchsaufbau bei 5.1.1 !

Versuchsbeschreibung:

In dieser Versuchsreihe erprobte ich, wie sich verschiedene Enzymkonzentrationen auf den Ablauf der Gärung, bei konstanter Substrat Konzentration auswirken.

Geräte:

Siehe 5.1.1 !

Chemikalien:

Siehe 5.1.1 !

Durchführung:

1. Herstellung einer 5%igen Saccharoselösung

2. Herstellung der verschiedenen Hefesuspensionen:

- 1/16 Hefewürfel in 100ml Wasser suspendieren (entspricht ca. 2,6 g Hefe)
- 1/8 Hefewürfel in 100ml Wasser suspendieren (entspricht ca. 5,25 g Hefe)
- 1/6 Hefewürfel in 100ml Wasser suspendieren (entspricht ca. 7,8 g Hefe)
- ¼ Hefewürfel in 100ml Wasser suspendieren (entspricht ca. 10,2 g Hefe)
- ½ Hefewürfel in 100ml Wasser suspendieren (entspricht ca. 20,5 g Hefe)

3. Befüllung der Kolbenprober mit jeweils 50 ml Saccharoselösung und 10ml Hefesuspension

4. Starten der Stoppuhr

Anmerkung:

Zur Auswertung des Versuchs, wurde alle 5 min. das Volumen des im Kolbenprober entstandenen CO2 abgelesen. Ich wählte in diesem Versuch lediglich ein Zeitintervall von 5 min., da ich diesen Zeitraum als angemessener ansah um den Versuch zu ,,entspannen", was sich als kein Hindernis für die Genauigkeit der Messung herausstellte, denn auch dieser Versuch lieferte sehr brauchbare Graphen.

Auswertung:

Auch diese Ansätze zeigten schon nach sehr kurzer Zeit eine Gasentwicklung, was auf den Ablauf einer alkoholischen Gärung hindeutete. Allerdings lief die Gärung um einiges differenzierter als im ersten Versuch ab. Auch in diesem Versuch trug ich die Volumina des gebildeten CO2 in Abhängigkeit der Zeit in ein Diagramm ein, um die günstigste Enzymkonzentration für die 5%ige Saccharoselösung zu ermitteln.

Die Gärung setzte mit der gesteigerten Enzymkonzentration noch ca. 5 min. früher ein als in Versuch 1. Außerdem stieg mit erhöhter Enzymkonzentration das in Abhängigkeit zur Zeit gebildete CO2 sehr stark an, so dass alle fünf Ansätze sehr unterschiedlich verliefen.

Als beste Enzymkonzentration erwies sich der Ansatz bei dem ein halber Hefewürfel auf 100ml Wasser suspendiert wurde. Dieser Ansatz mit der 5%igen Saccharoselösung wies alle Merkmale auf, die zur Erstellung einer Substratsättigungskurve wichtig sind:

- Die Gärung setzt nach relativ kurzer Zeit ein
- Die Gärung verläuft sehr gleichmäßig ohne Volumensprünge in der Gasentwicklung
- Die Reaktionsgeschwindigkeit ist angemessen

Diagramm 2:³

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Alle anderen Ansätze lieferten nur unbrauchbare Kurven mit sehr großen Volumensprüngen. Dies könnte aber auch darauf zurückzuführen sein, dass jeder verwendete Hefewürfel eine unterschiedliche Enzymaktivität aufwies.

Dennoch lässt sich sehr schön eine Proportionalität der einzelnen Enzymkonzentrationen zum gebildeten CO2 erkennen. So bildete sich z.B. beim Ansatz, bei dem nur ¼ Hefewürfel suspendiert wurde, in gleicher Zeit nur halb soviel CO2, wie im Ansatz, bei dem mit einem ½ Hefewürfel auf 100ml Wasser gearbeitet wurde (siehe Diagramm 2). Selbige Proportionalität gilt auch für die anderen Ansätze.

Als der Ansatz mit der besten Enzymkonzentration erwies sich die Arbeit mit ½ Hefewürfel auf 100 ml Wasser, da hier die Gärung sehr früh einsetzt und die gebildete Gasmenge noch sehr gut mit dem Volumen des Kolbenprobers aufgefangen werden kann. Folglich entschloss ich mich für spätere Versuche nur mit einer 5%igen Saccharoselösung und einer Hefesuspension, bei der ein halber Hefewürfel auf 100ml Wasser freigesetzt wird, zu arbeiten.

5.2 G ä rversuch im G ä rungssaccharometer

Um eine Substratsättigungskurve zu erstellen, wiesen sich aber die Versuche bei denen die Gärungen in einem Kolbenprober abliefen, als ungeeignet.

Da für die benötigte Anzahl an Messpunkten zur Erstellung eines Graphen, zu wenig Kolbenprober zur Verfügung standen. Denn die Versuch müssen parallel ablaufen, um gleichmäßige Bedingungen zu gewährleisten . Eine Lösung versprachen hier die Gärungssaccharometer.

Diese werden normalerweise von Ärzten zur Ermittlung des Zuckergehaltes im Harn verwendet, ich fand es aber als angebracht diese Gärröhrchen auch für meine Zwecke zu verwenden, da bei Zuckerbestimmung im Harn auch nichts anderes als eine alkoholische Gärung abläuft. Ich stellte aber bei Vorversuchen fest, dass sich mit den Gärungssaccharometer nur eine relativ ungena ue Kurve erstellen lässt, weil im Laufe der Versuche die Wassersäule, die einen Sog auf das entstandene CO2 auswirkt immer kleiner wird, da das gebildete CO2 sich im oberen Teil des Gärröhrchen sammelte und die Gärlösung immer mehr verdrängt. Was eine Verfälschung der Werte nach sich ziehen würde.

Um ein druckfreies System zu erhalten durchbohrte ich einige Gummistopfen, um einen feinen Schlauch durchzuziehen. Diesen Schlauch führte ich dann soweit in das Gärungssaccharometer ein, bis am Ende des Gärröhrchen nur noch ein minimaler Lufteinschluss vorhanden war. An das freie Ende des Schlauches klemmte ich eine Einwegspritze an, um das im Laufe des Versuches gebildete CO2 abzusaugen. Mit dieser Technik versuchte ich das komplette System druckfrei zu halten, da die Wassersäule, durch abführen des entstandenen CO2, immer konstant gehalten wird.

Geräte:

6 Gärungssaccharometer (nach Dr. Einhorn);

6 Einwegspritzen;

6 PVC - Schläuche (jeweils ca. 50cm);

6 passende, durchbohrte Gummistopfen; Stoppuhr;

2 Bechergläser;

el. Waage.

Chemikalien:

Siehe 5.1.1 !

Versuchsaufbau 2:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durchführung:

1. Vorbereiten der Gärungssaccharometer wie oben beschrieben;
2. Herstellen verschiedener Saccharoselösungen: 1%, 2%, 3%, 4%, 5% und 6%;
3. Herstellen einer Hefesuspension: 21g Hefe auf 100ml Wasser;
4. Befüllen der Gärungssaccharometer mit jeweils 15ml Saccharoselösung und 5ml Hefesuspension.

Zur Befüllung des Gärungssaccharometer:

Zur Befüllung des Gärungssaccharometer werden Saccharoelösung und Hefesuspension in den kugeligen Teil des Gärröhrchens gefüllt und durch Neigung des Apparates aus der Kugel in den graduierten, zylindrischen Teil übergeführt. Hierbei ist darauf zu achten, dass im oberen Teil des Röhrchens keine Luftblase zurückbleibt.

5. Starten der Stoppuhr

Anmerkung:

Während des Versuchs muss die Wassersäule durch Druckausgleich mit der Einwegspritze immer konstant gehalten wird.

Auswertung:

Zur Auswertung der Versuchsreihe und zur Erstellung einer Substratsättigungskurve, wollte ich nach 30min das Volumen an gebildetem CO2 ablesen und in ein Diagramm eintragen. Doch leider lief keiner der Ansätze so wie ich mir das zuvor theoretisch zurechtgelegt hatte. Denn es bildete sich trotz Druckausgleich mittels Einwegspritze ein erheblicher Druck im System, der die Werte gravierend verfälschte und ich somit den Versuch ergebnislos abbrechen musste.

5.3 G ä rversuch im Reagenzglas

Da die Versuche im Gärungssaccharometer scheiterten, beschloss ich eine andere Technik zu erproben, um eine Substratsättigungskurve zu erhalten. Hierzu arbeitete ich mit einer Versuchsanleitung, die ich von meinem Kursleiter erhalten hatte.

Geräte:

6 Reagenzgläser;

6 passende, dünndurchbohrte Gummistopfen;

1 großes Becherglas für Wasserbad (2 Liter);

2 Bechergläser;

1 Messzylinder;

el. Waage; Stoppuhr.

Chemikalien:

Siehe Punkt 5.1.1 !

Versuchsaufbau 3:

Für diesen Versuch werden sechs Reagenzgläser mit Hefesuspension und mit verschiedenen Volumina einer Saccharoselösungen befüllt. Anschließend werden diese Reagenzgläser mit dünndurchbohrten Gummistopfen versehen und mit der Öffnung nach unten in ein Wasserbad mit konstanter Temperatur gestellt. Das Loch im Gummistopfen ist nötig, damit ein Druckausgleich möglich ist, um das System druckfrei zu halten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Versuchsbeschreibung:

Mit diesem Versuch sollte eine Substratsättigungskurve für eine bestimmte Enzymkonzentration erstellt werden.

Durchführung:

1. Durchbohren der Gummistopfen mit einem 3mm Bohrer;
2. Herstellen einer Hefesuspension: 21g Hefe auf 100ml Wasser;
3. Herstellen einer 5%igen Saccharoselösung;
4. In sechs graduierten Reagenzgläser werden folgende Ansätze vorbereitet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Gläser werden anschließend bis zum Rand mit Wasser gefüllt und jeweils mit einem durchbohrten Stopfen versehen.

5. Starten der Stoppuhr

Anmerkung:

Bereits nach 30 min. sollten die Unterschiede in den Volumina des gebildeten CO2 gut zu erkennen sein.

Auswertung:

Zur Auswertung der Versuchsreihe und zur Erstellung einer Substratsättigungskurve, wollte ich nach 30min das Volumen an gebildetem CO2 ablesen und in ein Diagramm eintragen. Die Gärung mit einer Gasentwicklung setzte in jedem Ansatz auch planmäßig ein, doch leider ergaben sich im Laufe des Versuchs einige Probleme, denn keiner der Ansätze verhielt sich so, wie es theoretisch geplant war.

Das Hauptproblem stellten die Löcher in den Gummistopfen dar, weil in weiche Materialen wie Gummi keine exakten Löcher gebohrt werden können. War das Loch zu klein, bildete sich ein Überdruck im Reagenzglas, wodurch sich der Stopfen löste und die ganze Lösung sich in das Wasserbad ergoss. Waren die Löcher zu groß, hielt sich die Lösung nicht in den Reagenzgläsern und lief nach kurzer Zeit aus. Einer dieser beiden Fälle trat in fünf von sechs Fällen ein, so dass auch dieser Versuch als gescheitert anzusehen ist.

5.4 G ä rversuch im U-Rohr

5.4.1 Erprobung der Versuchanordnung

Da auch der Versuch mit den Reagenzgläsern nicht nach meinen Vorstellungen verlief, musste ich mich nach einer anderen Lösung umsehen, die jedoch folgende Vorraussetzungen erfüllen mussten:

- Der Materialaufwand muss sehr gering sein,
- der Versuch muss in einem wirklich druckfreien System ablaufen,
- das gebildete CO2 muss exakt messbar sein,
- der Versuch muss so erweiterbar sein, dass er auch in einem Wasserbad mit erhöhter Temperatur ablaufen kann.

Eine Versuchanordnung die alle diese Kriterien zu erfüllen schien, versprach ich mir mit Hilfe von U-Rohren aufbauen zu können. Das erste Kriterium konnte problemlos erfüllt werden, da U-Rohre in ausreichendem Maße verfügbar waren und der Versuch unter Verwendung dieser Rohre sehr einfach durchgeführt werden kann.

Um in einem druckfreien System arbeiten zu können, versuchte ich die Technik mit der Einwegspritze, die bereits im Versuch mit den Gärungssaccharometern Anwendung fand, noch weiter zu verfeinern. Hierzu überlegte ich mir, dass diese Technik funktionieren müsste, wenn ich ein Ende des U-Rohrs nicht verschließen würde, so dass ein Druckausgleich mit der Umgebung möglich ist und somit kein Druck im U-Rohr entstehen und das Volumen des gebildeten CO2 verfälschen würde.

Weiterhin wäre es hierdurch möglich, die Wassersäule im Laufe des Versuchs immer konstant zu halten, indem mit Hilfe der Einwegspritze der Lösungsstand immer nachnivelliert wird. Mit Hilfe der Einwegspritze lässt sich zudem das Volumen an gebildetem CO2 sehr leicht an der Volumenskala ablesen, so dass auch das letzte Kriterium für diese Versuchsanordnung erfüllt ist.

Vor dem eigentlichen Versuchsstart, eine Substratsättigungskurve zu erstellen, beschloss ich das ganze System erst einmal zu testen, um einiges an Arbeitzeit einsparen zu können.

Geräte:

Stativ mit Klammer;

U-Rohr (ohne Anschlüsse!);

PVC-Schlauch (ca. 50cm); Einwegspritze (ohne Nadel);

passender Gummistopfen; Einwegspritze mit Kanüle; Permanentstift;

2 Bechergläser;

Spatel;

1 Messzylinder;

el. Waage;

Stoppuhr; Trichter.

Chemikalien:

Siehe Punkt 5.1.1 !

Vorbereitung:

Zuerst wird ein dünner PVC-Schlauch durch das U-Rohr gezogen. Als Hilfe ist es dienlich, dass das eine Schlauchende etwas einzufetten oder zu befeuchten, um das Einführen zu erleichtern.

Versuchaufbau 4:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durchführung:

1. Herstellen einer Hefesuspension: 21g Hefe in 100ml Wasser suspendieren;
2. Herstellen einer 5%igen Saccharoselösung: 5g Saccharose in 100ml Wasser auflösen;
3. Mischen von 10ml Saccharoselösung und 10ml Hefesuspension in einem Messzylinder;
4. Auffüllen der Lösung auf 30ml;
5. Befüllung des U - Rohres mit Hilfe des Trichters.

Nachdem das U - Rohr befüllt ist, wird eine Seite des U - Rohrs mit einem Gummistopfen verschlossen, wobei das freie Ende des PVC - Schlauchs mit in das U - Rohr gedrückt wird, ohne ihn dabei zu behindern. Anschließend wird mit der Spritze der Lösungsstand so nachnivelliert, dass sich im oberen Teil des U - Rohrs nur noch ein kleiner Lufteinschluss befindet. Hier setzt man mit einem wasserunlöslichen Stift eine Startmarkierung, die später beim Druckausgleich als Anhaltspunkt dient.

6. Starten der Stoppuhr;

Anmerkung:

Die Laufzeit des Versuch betrug 30min., wobei mit der Einwegspritze für ständigen Druckaus gleich gesorgt werden muss, um das gebildete CO2 abzuführen.

Auswertung:

Zur Überprüfung des Systems und zur Auswertung des Versuchs wurde alle 5min. das Volumen des gebildeten CO2 abgelesen, indem alle 5min. der Lösungsstand der Startmarkierung angegliche n wurde. Das System funktionierte einwandfrei: Das Volumen an CO2 war sehr genau an der Skala der Einwegspritze abzulesen, es entstand kein Druck im System und der Versuch ließe sich problemlos erweitern, um ihn auch in einem Warmwasserbad ablaufen zu lassen. Somit waren alle Kriterien erfüllt, um diesen Versuch auch für die Erstellung einer Substratsättigungskurve benutzen zu können. Auf die grafische Auswertung wurde in diesem Fall verzichtet, da dieser Vorversuch nur zum Testlauf des Systems diente.

5.4.2 Erstellung einer Substrats ä ttigungskurve f ü r Phosphofruktokinase

Um eine Substratsättigungskurve zu erstellen, war es allerdings nötig die Versuchsanordnung noch etwas zu erweitern, denn für die Erstellung eines Graphen werden bekanntlich mehrere Messpunkte benötigt, weshalb es nötig war, mehrere Ansätze parallel laufen zu lassen. Ich entschloss mich dafür, dass sieben Messwerte (also sieben verschiedene Ansätze) genügen sollten, um einen brauchbaren Graphen zu erstellen. Hierfür musste ich lediglich meine Versuchsanordnung aus 5.4.1 versiebenfachen.

Geräte:

7 Einwegspritzen ohne Nadel;

1 Messzylinder (50 ml);

7 U-Rohre (ohne Anschlüsse!);

7 passenden Gummistopfen ;

7 Stative; ca. 3,50m PVC-Schlauch ( 7x 50cm); Einwegspritze mit Kanüle;

7 große Reagenzgläser + Halter;

2 Bechergläser; Stoppuhr;

el. Waage;

Permanentstift;

Trichter.

Chemikalien:

Siehe 5.1.1 !

Vorbereitung:

Zuerst wird, wie aus 5.4.1 ersichtlich, jeweils ein dünner PVC-Schlauch durch die U-Rohre gezogen (es erwies sich als hilfreich das eine Schlauchende etwas zu fetten, um das Einführen zu erleichtern).

Durchführung:

1. Herstellen einer Hefesuspension: 21g Hefe in 100ml Wasser suspendieren;
2. Herstellen einer 5%igen Saccharoselösung: 5g Saccharose in 100ml Wasser auflösen;
3. Mischen von 4ml, 5ml, 8ml, 10ml, 15ml, 18ml, 20ml, Saccharoselösung mit jeweils 10ml Hefesuspension in einem großen Reagenzglas;
4. Auffüllen (wenn nötig!) der Lösung auf 30ml;
5. Befüllung der U - Rohre; (Siehe 5.4.1, S.19);
6. Starten der Stoppuhr.

Anmerkung:

Die Laufzeit des Versuchs betrug 30min., wobei mit der Einwegspritze für ständigen Druckausgleich mit der Einwegspritze gesorgt werden muss, um das gebildete CO2 abzuführen.

Beobachtung:

In jedem der U - Rohre setzte nach kurzer Zeit ein alkoholische Gärung unter Bildung von CO2 ein.

Auswertung:

Um eine Substratsättigungskurve zu erhalten, las ich nach 30min. für jeden Ansatz das gebildete Volumen an CO2 ab und trug es gegen die Substratmenge in einem Diagramm auf.

Für meine Versuchsreihe ergaben sich folgende Werte:

Zuckeranteil in mg 200 250 400 500 750 900 1000

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die grafische Auftragung des Substratumsatzes (gemessen als V (CO2) in 30min.) gegen die Substratkonzentration (gemessen in mg Saccharose pro Ansatz) ergibt folgendes Diagramm:

Diagramm 3:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Dieser Versuch ergab im Gegensatz zu den vorherigen Versuchen, einen sehr guten Graphen, an dem der Sättigungspunkt für die angegebene Enzymmenge sehr gut abgelesen werden kann. Die Substratsättigungskurve besitzt einen sigmoiden (logistischen) Verlauf. Die Umsatzrate ist zunächst sehr gering, steigt aber dann mit zunehmender Sättigung nahezu exponentiell an, bis sie schließlich bei einer Substratmenge von 1000mg ein Maximum erreicht. Bei 1000mg Saccharose ist das Enzym also gesättigt. Jede weitere Erhöhung der Substratkonzentration würde die Reaktionsgeschwindigkeit nicht mehr erhöhen, sondern eher vermindern.

6. Fazit

Im Laufe der durchgeführten Versuche stellte sich nur der abschließend dargestellte Versuch als sinnvoll dar, da nur bei diesem einen Versuch, aussagekräftige Ergebnisse ermittelt werden konnten. Alle anderen Versuche erwiesen sich als nicht praktikabel, da entweder der materielle Aufwand in keinster Weise das zu ermittelnde Resultat rechtfertigte, oder sich die Ergebnisse schlichtweg unbrauchbar herausstellten. Mit dem letzten Versuch ist es außerdem gleichzeitig möglich, eine Substratumsatzkurve sowie eine Substratsättigungskurve bei gegebener Enzym- und Substratkonzentration zu erstellen, die den Ansprüchen experimenteller Schulversuche vollauf genügt. Somit wurde hiermit eine Methode gefunden, bei der sich Arbeits- und Materialaufwand in einer vertretbaren Relation zum ermittelten Ergebnis stehen.

7. Literatur- und Quellenverzeichnis

Abitur Training, Chemie 2, (Stark) 1998;

Bernd Grunewald, Karl - Heinz Scharf, Elemente Chemie 13, Stuttgart (Klett) 1998; Bernd Grunewald, Karl - Heinz Scharf, Elemente Chemie 12, Stuttgart (Klett) 1995;

Herbert Kiechle, Hans Rudolf Christen, Vom Atom zum Makromolekül, Frankfurt am Main (Moritz Diesterweg) 1983;

Internet:

www.saarwein.com

http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/auto/a-v-044.htm

http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step1.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step2.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step3.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step4.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step5.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step6.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step7.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step8.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step9.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step10.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/step11.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/summe.htm http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/

http://www.med.uni-muenchen.de/biochemie/biotutor/kinetik.html

http://www.med.uni-muenchen.de/biochemie/biotutor/enzym_catalog.htm http://www.twi.ch/~kre/proteine/enzyme.html

http://www.abteigym-seckau.ac.at/chemie/Projekte/ANPage/ Biologie/erzeugung_von_ethanol_durch_alko.htm

Bildanhang

Schritt 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 2:

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Schritt 3:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 4:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 5/6:

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Schritt 7:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 8:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 9:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schritt 10:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bildquellennachweis:

http://www.kle.nw.schule.de/gymgoch/faecher/chemie/gaehrung/atp.htm

http://www.drd.de/helmich/bio/stw/reihe3/gaerung.htm http://www.drd.de/helmich/bio/stw/reihe3/glyco1.htm http://www.drd.de/helmich/bio/stw/reihe3/glyco2.htm

Hiermit erkläre ich, dass ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt und nur die im Quellenverzeichnis angeführten Quellen verwendet habe.

1 Djemschid

(Jot oder Ypsilon), ist einer der Könige des "Goldenen Zeitalters", dessen Geschichte im

Chah-Nameh (Schah Nameh, Shanama), dem persischen "Buch der Könige" erzählt wird. Neben der Entdeckung des Weines gilt er als der mystische Erfinder der ersten eisernen Waffen und der Methode, Edelsteine zu schleifen und zu polieren. Ferner wird Djemschid als sagenhafter Entdecker der Seidenstoffe und der Seidenraupenzucht, sowie der Kunst der Heilkunde beschrieben.

2 Phosphofruktokinase (PFK)

Phosphofruktokinase ist ein Schlüsselenzym der Glykolyse, welches die exergone Phosphorylierung von Fruktose-6-Phosphat zu Fruktose-1,6-bisphosphat katalysiert.

3 Volumenangaben alle in Milliliter