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Original title:
Rapid Media Transition for Metabolic Control Analysis of Fed-Batch Fermentation Processes 
Translated title:
Schneller Nährmedienwechsel zur metabolischen Analyse von Zellen in Produktionsprozessen 
Year:
2009 
Document type:
Dissertation 
Institution:
Fakultät für Maschinenwesen 
Advisor:
Weuster-Botz, Dirk (Prof. Dr.) 
Referee:
Sauer, Uwe (Prof. Dr.) 
Language:
en 
Subject group:
CIT Chemie-Ingenieurwesen, Technische Chemie, Biotechnologie 
Keywords:
Metabolic Control Analysis, Fed-Batch Process, Central Metabolism 
Translated keywords:
Metabolische Kontrollanalyse, Zulaufverfahren, Zentralstoffwechsel 
Abstract:
Identification of limiting capacities in metabolism of a producer strain is currently not possible in biotechnological production processes. In this work, a new experimental approach was developed to separate micro-organisms during a bioprocess and analyse them in a bioreactor operated in parallel. In short-term experiments of several minutes metabolic disturbances are induced in the perturbation reactor and the biological response is captured quantitatively by metabolic flux and metablome analyses. Using kinetic modeling of intracellular metabolism and sensitivity analysis, the approach revealed for the first time the control structure of central metabolism of Escherichia coli under conditions of a fed-batch process. 
Translated abstract:
Die Identifikation von Engpässen im Stoffwechsel von Produktionsorganismen ist bisher nicht in biotechnologischen Produktionsprozessen möglich. In dieser Arbeit wurde ein neuer experimenteller Ansatz entwickelt, um Mikroorganismen während eines biotechnologischen Prozesses entnehmen und in einem parallel betriebenen Bioreaktor untersuchen zu können. Über Kurzzeitexperimente von wenigen Minuten werden im Messreaktor verschiedene Stoffwechselsituationen initiiert und die biologischen Antworten mit Hilfe von Stofffluss- und Metabolomanalysen quantitativ erfasst. Mit Hilfe eines kinetischen Modells des intrazellulären Stoffwechsels und einer Sensitivitätsanalyse konnte damit erstmalig die Kontrollstruktur des Zentralstoffwechsels in Escherichia coli während einer Kultivierung im Zulaufverfahren bestimmt werden. 
Oral examination:
23.09.2009 
Pages:
206 
Last change:
30.10.2009