Biology, life sciences Books

Book SynopsisDieses Lehrbuch umfasst s mtliche f r die Biologielaboranten-Ausbildung vorgeschriebenen Lehrinhalte im Fach Chemie. Zu einzelnen Themenfeldern werden dar ber hinaus einige grundlegende, zum tieferen Verst ndnis notwendige Lehrinhalte aus der Physik vermittelt. Damit halten nun auch die Biologielaboranten endlich ein Lehrbuch in H nden, das sie w hrend ihrer gesamten Ausbildungszeit begleitet und optimal auf die abschlie enden Pr fungen vorbereitet. Biologielaboranten sind heute in erheblichem Ma e an Arbeiten in Forschungs- und Untersuchungslaboratorien in der pharmazeutischen, biotechnologischen und chemischen Industrie sowie an Universit ten und Forschungsinstituten beteiligt. Voraussetzung f r Ihre T tigkeiten in den Bereichen Molekularbiologie, Biotechnologie und Gentechnik ist ein vertieftes Wissen in der Chemie. Ohne Vorkenntnisse in Chemie vorauszusetzen, stellt dieses Lehrbuch die Vielfalt der Stoffe und der chemischen Vorg nge berschaubar und auf einpr gsame Weise dar, um so das Verst ndnis f r die Zusammenh nge zu erschlie en. Erg nzt wird das Buch schlie lich durch die Themenfelder Biochemie, Molekularbiologie und Gentechnik.Trade Review"Overall, this handbook represents an excellent source of information for researchers who are already working in this active field, as well as those outside of the field in the microelectronics and photonics fields in general, and will be of broad interest to a range of materials scientists and engineers, materials chemists, chemical engineers and others who are interested in learning about the area." Brian A. Korgel, University of Texas at Austin, Texas (USA) ChemPhysChem 3/04"Umfangreiches Register. Empfohlen für das Selbststudium während der Ausbildung, aber auch später für die berufliche Praxis." Hörning ekz-Informationsdienst 3/04 Table of ContentsEinführung Tätigkeitsbereiche von Biologielaboranten Stoffe, ihre Einteilung und Methoden zur Stoff-Trennung Das Periodensystem der Elemente Entstehung chemischer Verbindungen Quantitative Angaben in der Chemie Gase Gesetzmäßigkeiten chemischer Reaktionen Wasser Lösungen Säure-Base-Reaktionen Puffer-Systeme Oxidations- und Reduktions-Vorgänge (Redox-Reaktionen) Eigenschaften und Reaktionen bestimmter Elemente und Verbindungen Elektrolyte im menschlichen Organismus Organische Chemie - Einführung und Übersicht Kohlenwasserstoffe Alkohole Ether Phenole Carbonyl-Verbindungen Carbonsäuren Stereochemie Funktionelle Carbonsäure-Derivate Fette und Lipide Kohlenhydrate Schwefelhaltige organische Verbindungen Stickstoffhaltige organische Verbindungen Aminosäuren und Peptide Proteine Enzyme Vitamine und Coenzyme Nucleotide Nucleinsäuren Gentechnologie Biochemie Literaturverzeichnis Register Chemische Elemente in alphabetischer Reihenfolge (Auswahl) Periodensystem der Elemente

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Book SynopsisNeben der Methodenentwicklung ist die Optimierung bestehender Methoden eine zentrale Aufgabe im HPLC-Labor. Eine Aufgabe, die heute in immer kürzerer Zeit und kosteneffizient erledigt werden muss. Das Handbuch bietet eine fundierte Hilfe, um diese Herausforderung noch besser zu meistern. International renommierte Autoren wie John W. Dolan, Michael McBrien, Veronika R. Meyer, Uwe D. Neue, Lloyd R. Snyder oder Klaus K. Unger behandeln sowohl die allgemeinen Grundlagen und Strategien der Optimierung als auch die spezifischen Aspekte der unterschiedlichen Techniken wie RP-HPLC, NP-HPLC, Micro- und Nano-HPLC sowie der Kopplungstechniken wie LC-MS. Auch die richtige Säulenauswahl sowie Enantiomerentrennungen gehören zu den behandelten Themen. Die Autoren liefern konkrete, praktische Tipps ebenso wie relevante Hintergrundinformationen. Sie bieten darüber hinaus Einblicke in die Optimierungspraxis sieben international renommierter Firmen verschiedener Branchen. Einige Beiträge stellen die Anwendung gängiger Optimierungssoftware wie DryLab oder ChromSword dar. Das ganze wird abgerundet durch praxisnahe Berichte erfahrener Anwender aus den verschiedenen Anwendungsgebieten, inbesondere aus den Life Sciences, wie beispielsweise Proteomics oder Pharmaentwicklung. Alle Beiträge sind in einem auf das Wesentliche konzentrierten und anwendungsnahen Stil geschrieben. Der Aufbau des Buches mit abgeschlossenen Kapiteln erleichtert das gezielte Nachschlagen.Trade Review"Dieses Buch darf eigentlich in keinem HPLC-Labor fehlen - nicht zuletzt wegen des in den allgemeineren Kapiteln beschriebenen roten Fadens zur Vorgehensweise bei Methodenentwicklungen von HPLC-Trennung in unterschiedlichen Umgebungen bietet es einen hervorragenden Leitfaden um eigene Strategien zu entwickeln, oder auch um diese zu evaluieren. Einzelne Kapitel können auch für den universitären Unterricht oder im Rahmen von Fort- und Weiterbildung verwendet werden. Das Buch kann uneingeschränkt empfohlen werden." Pharmazie in unserer Zeit "Natürlich richtet sich das Buch an den bereits erfahrenen Analytiker, der hier die Möglichkeit findet, sein Verständnis für das Zusammenwirken der wichtigsten Einflüsse in einem HPLC-System zu vertiefen und nach Größe ihres Effektes einzuordnen. Die Autoren erreichen dies durch Verdeutlichung der theoretischen Zusammenhänge mit vielen Praxisbeispielen und anschaulichen Graphiken. Einige Themen werden von mehreren Autoren unter verschiedenen Gesichtspunkten und Gewichtungen behandelt. Dies führt konsequenterweise zu Meinungsvielfalt und Redundanz und einige Kapitel sind eher fundamentaler Natur, andere sehr speziell. Dies ist jedoch ganz im positiven Sinne gemeint, denn auch die Anforderungen an die HPLC durch den Anwender sind vielfältig. Er findet hier Anregungen und kann die eigene Strategie zur Methodenentwicklung oder -optimierung überprüfen. Und gerade weil prinzipielle Überlegungen angestellt und Zusammenhänge erörtert werden, kann das Buch auch für den weniger erfahrenen Praktiker eine wertvolle Hilfe sein." Tenside Surfactants Detergents "Dieses Buch stellt eine wertvolle und reiche Informationsquelle für alle Anwender dar..." Arzneimittel-Forschung/Drug Research 02/2008Table of ContentsGRUNDSÄTZLICHES ZUR OPTIMIERUNG Grundsätze der Optimierung in der HPLC am Beispiel der RP-Chromatographie Schnelle Gradienten Selektivitätsänderung in der RP-HPLC mit Hilfe des pH-Wertes Auswahl des richtigen pH-Wertes in der HPLC Optimierung der Auswertung in der Chromatographie Gütekennwerte der Kalibration und Messunsicherheit als Indikatoren für Optimierungspotenzial CHARAKTERISTIKA DER OPTIMIERUNG IN EINZELNEN HPLC-MODI Säulen-Vergleich und Auswahl in der RP-HPLC Grundlagen der Selektivität von RP-Säulen Charakterisierung von Umkehrphasen in der Flüssigchromatographie mittels Hauptkomponentenanalyse (PCA) Chemometrie - ein geeignetes Werkzeug für die Verarbeitung von großen Datensätzen Lineare Freie Enthalpiebeziehungen (LFER) - Werkzeuge zur Säulencharakterisierung und Methodenoptimierung? Säulenselektivität von RP-Säulen Selektivität verstehen durch Suspended-State-High-Resolution-Magic-Angle-Spinning-NMR-Spektroskopie Optimierung in der NP-HPLC Optimierung in der GPC Gelfiltration - Größenausschluß-Chromatographie von Biopolymeren, Optimierungsstrategien und Fehlersuche Optimierung in der Affinitätschromatographie Optimierung von Enantiomerentrennungen in der HPLC µ LC/nano LC- Optimierungsmöglichkeiten und Fehlervermeidung aus Anwendersicht Microchip-basierte Flüssigchromatographie-Techniken und Möglichkeiten UPLC KOPPLUNGSTECHNIKEN Immunochromato-graphische Kopplungen Erweiterte Charakterisierungs- und Analysemöglichkeiten durch 2-dimensionale Chromatographie LC-MS - Hinweise zur Optimierung und Fehlersuche LC-NMR-Kopplung COMPUTER-UNTERSTÜTZTE OPTIMIERUNG Computer-unterstützte HPLC-Methodenentwicklung mit Hilfe der DryLab-Software ChromSword-Software für die automatische und Computer-unterstützte HPLC-Methodenentwicklung Multifaktorielle systematische Methodenentwicklung und -optimierung in der Umkehrphasen-HPLC ANWENDER BERICHTEN: OPTIMIERUNGSSTRATEGIEN, ERFAHRUNGEN, EMPFEHLUNGEN n-LC-MS/MS in der Proteomforschung Wege zur Überprüfung der Robustheit in der RP-HPLC Trennung komplexer Gemische Evaluierung eines integrierten Verfahrens zur Charakterisierung von Chemikalienbibliotheken auf der Basis von HPLC-UV/MS-CLND

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Book SynopsisProviding much-needed information on fluorescence spectroscopy and microscopy, this ready reference covers detection techniques, data registration, and the use of spectroscopic tools, as well as new techniques for improving the resolution of optical microscopy below the resolution gap. Starting with the basic principles, the book goes on to treat fluorophores and labeling, single-molecule fluorescence spectroscopy and enzymatics, as well as excited state energy transfer, and super-resolution fluorescence imaging. Examples show how each technique can help in obtaining detailed and refined information from individual molecular systems. Trade Review"Therefore, this book represents a valuable source of information for both specialists in single molecule fluorescence spectroscopy and researchers new to this branch of fluorescence techniques." (Anal Bioanal Chem, 12 February 2012) Table of ContentsBasic Principles of fluorescence spectroscopy Fluorophores and Fluorescent Labels Fluorophore Labeling for Single-Molecule Fluorescence Spectroscopy (SMFS) Fluorophore Selection for Single-Molecule Fluorescence Spectroscopy (SMFS) and Photobleaching Pathways Fluorescence Correlation Spectroscopy Excited state energy transfer Photoinduced Electron Transfer (PET) Reactions Super-Resolution Fluorescence Imaging Single-molecule enzymatics

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Book SynopsisBäume Bäume gehören zu den größten Lebewesen auf unserem Planeten. In faszinierender Weise haben diese langlebigen Organismen Strategien entwickelt, nachhaltig zu überleben und Widrigkeiten, denen sie durch ihre Ortsgebundenheit ausgesetzt sind, standzuhalten. Wie lebende Skulpturen können Bäume ganze Lebens- und Leidensgeschichten erzählen. Die Neuauflage des praxisnahen Ratgebers erläutert in über 500 Einträgen prägnant die Symptome ihrer Körpersprache, Vorgänge im Inneren der Pflanzen, die Ursachen von Abweichungen in Wuchs, Entwicklung und Erscheinungsform. Von Abholzigkeit bis Zwiesel wird jeder Fachbegriff sachkundig und anschaulich erklärt. Das eingängige Bildmaterial zu jedem Beitrag erweitert das Verständnis, die übersichtlichen und aussagekräftigen Texte liefern dem Profi wertvolle Informationen und beantworten dem interessierten Laien zahlreiche Fragen. Das neue Werk von Deutschlands renommiertem Baumexperten – nicht nur für Praktiker, Sachverständige, Wissenschaftler und Studenten aus den Bereichen Baumpflege, Botanik, Forstwissenschaft, Gartenbau, Landschaftsarchitektur, Ökologie oder Umweltpädagogik, sondern auch für Architekten, Designer, Künstler sowie alle Natur- und Baumliebhaber und jeden, der sich auf dem Weg dorthin befindet.Trade Review"... Die Artikel sind allgemeinverständlich geschrieben und werden durch zahlreiche Fotos und Grafiken erläutert. Damit wendet sich das Buch an Praktiker, Studenten und Wissenschaftler von Botanik, Forstwissenschaften, Gartenbau, Ingenieur- und Umweltwissenschaften. ..." ekz Bibliotheksinformationsdienst (Nr. 32/2010) "... Selbstredend gehört der Titel, den der Forstwissenschaftler Andreas Roloff nun in zweiter Auflage herausgegeben hat, in die Hausbibliothek jedes Botanikers und ohnehin auf die Lektüreliste jedes Biologiestudenten. ... Weder langweilt es den Experten noch überfordert es den interessierten Laien. Obwohl für Profis konzipiert, lesen auch Gartenfreunde den Titel mit Gewinn. ..." Thalia.de, Buchhändler-Tipp "Das "Lexikon der praktischen Baumbiologie" ist ein gut gewählter Titel für dieses spannende, interessante, vollständige und umfassende Nachschlagewerk und Lehrbuch in einem. ... "Bäume" ist Interessierten Laien und Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen uneingeschränkt zu empfehlen." Biothemen.deTable of ContentsTEIL I: ÖKOLOGIE Licht/Schatten Wassermangel/Wasserüberschuss Kälte/Schnee Hitze/Feuer Wind Konkurrenz/Sukzession Interaktionen: Bäume, Moose, Flechten, andere Pflanzen Interaktionen: Tiere TEIL II: MORPHOLOGIE Habitus/gesamte Krone Spross/Zweige Blätter Blüten/Früchte Stamm/Rinde Wurzeln TEIL III: ANATOMIE Blätter Blüten/Früchte Stamm/Rinde Holz Wurzeln TEIL IV: PHYSIOLOGIE Gesamte Krone Spross/Zweige Blätter Blüten/Früchte Stamm/Rinde Wurzeln

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Book SynopsisThis concise introductory textbook uses carefully chosen examples from clinical and experimental observations to provide an insight into the principles underlying the immune system. As a result, it encourages readers to ask critical questions in order to further advance our understanding of this unique organ. Both authors are experienced lecturers and highly regarded researchers.The book is professionally illustrated in four color throughout with beautiful artwork which by itself distinguish the title from any comparable title.Website: www.wiley-vch.de/home/immunologyTrade Review“I recommend it highly to all aspiring immunologists.” (The Biologist, 1 February 2013) “I cannot do less than to honestly recommend it.” (European Journal of Immunology, 1 December 2012) “However, the authors also address readers at a higher professional level. Indeed, it might be interesting for them, too, because Exploring Immunologyis a book whose title keeps its promise.” (Lab Times, 1 November 2012)Table of ContentsINTRODUCTION Introduction Immune Responses Infection and Immunity Immunopathology and Immunotherapy Exploring Immunology THE IMMUNE SYSTEM Introduction Host Defence Against Infection Anatomical Basis of Immunity Cellular Basis of Immunity Molecular Basis of Immunity Immune Responses and Disease INFECTION AND IMMUNITY Introduction Pathogens and Infectious Disease Host Defence Against Infection Infection and Immunity in Action Immunity and Vaccines FUNCTIONAL ANATOMY OF THE IMMUNE SYSTEM Introduction Natural Barriers Functional Anatomy of Innate Immunity Functional Anatomy of Adaptive Immunity Development of Blood Cells and Organs of Immunity Stem Cell and Gene Therapy INNATE IMMUNITY Introduction Induction of Innate Immunity "Tissue-Resident Cells" of Innate Immunity Recruited Effectors of Innate Immunity Haematopoiesis and Myeloid Cells Vaccines and Adjuvants T CELL-MEDIATED IMMUNITY Introduction Major Histocompatibility Complex and Antigen Presentation T Lymphocyte Activation Effector and Memory Functions of T Cells in Infection T Cell Development and Selection Adoptive Cell Therapy ANTIBODY-MEDIATED IMMUNITY Introduction Antibody Structure and Function B Cell Responses B Cell Memory, Antibodies and Long-Term Resistance to Re-Infection Cell Differentiation and Selection Therapeutic Antibodies IMMUNITY, DISEASE AND THERAPY Introduction What are the Mechanisms of Tissue Damage Caused by the Immune System? Why Do We Make Harmful Immune Responses to Harmless Antigens? Immunopathology and Therapy in Action Transplantation Immunology Tumour Immunity Conclusions ANSWERS TO THE QUESTIONS FURTHER STUDY QUESTIONS

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Book SynopsisDieses Handbuch kombiniert das gesamte Wissen, das für erfolgreiches Bierbrauen benötigt wird: von der Auswahl der Rohstoffe bis zur gärfähigen Würze. Zahlreiche Tabellen und Abbildungen, die die technischen Details veranschaulichen, machen dieses Buch zum ultimativen Nachschlagewerk. Der Handbuch-Klassiker der beiden berühmten Bierbrauer Ludwig Narziss und Werner Back liegt endlich überarbeitet und ergänzt als Neuauflage vor.Trade Review"Mit Fug und Recht lässt sich 'der Narziß' wohl als das traditionsreichste, umfassendste und detaillierteste Handbuch der modernen Braukunst bezeichnen ... Kurzum, 'der neue Narziß' ... darf als gelungene Neuauflage eines monolithischen Standardwerkes gelten, welches erfolgreich eine Brücke von konventionellen Technologien zu neuesten Verfahren schlägt, und dem Fachmann eine unentbehrliche Hilfe sein dürfte." Lebensmittelchemiker-Mitteilungen (Nr. 1/2010) "In dieser Form ist das Buch für die Hochschulausbildung unbedingt zu empfehlen. Insgesamt ein sehr gutes Fachbuch!" Brauerei-Forum (12.2.2010) "... ein Nachschlagewerk, das weltweit bezüglich des Umfangs und der Tiefe der Informationen einzigartig sein dürfte? Die 1178 aufgeführten Literaturstellen lesen sich wie ein Who is Who in der Brauereiforschung von 1920 bis heute. ... Ein einzigartiges Lehrbuch und Nachschlagewerk auf höchstem wissenschaftlichen Niveau, das selbst in Zeiten von Computer-Recherchen bei der Suche nach kompetenten Fachinformationen über die Technologie der Würzezubereitung kaum zu schlagen ist." BrauWelt (3.12.2009)Table of ContentsVorwort zur 6. Auflage xxiii Vorwort zur 7. Auflage xxv Vorwort zur 8. Auflage xxvii 1 Die Rohmaterialien 1 1.1 Das Malz 1 1.1.1 Gerstenmalz 2 1.1.2 Malze der Formengruppe Weizen (Triticum L.) 5 1.1.2.1 Weizenmalz 5 1.1.2.2 Dinkel-, Spelzmalz 6 1.1.2.3 Einkornmalz 7 1.1.2.4 Emmermalz 7 1.1.2.5 Tetraploides Nacktweizenmalz, z.B. Hartweizen- und Kamutmalz 8 1.1.2.6 Triticalemalz 8 1.1.3 Roggenmalz 9 1.1.4 Hafermalz 10 1.1.5 Spezialmalze 11 1.1.5.1 Röstmalz 11 1.1.5.2 Das Röstmalzbier 14 1.1.5.3 Karamellmalze 15 1.1.5.4 Brüh- oder Melanoidinmalze 16 1.1.5.5 Spitz- und Kurzmalze 16 1.1.5.6 Sauermalze 17 1.1.5.7 Glutenfreie Malze 18 1.1.6 Die Annahme des Malzes 21 1.2 Ersatzstoffe des Malzes 21 1.2.1 Maischbottichrohfrucht 23 1.2.1.1 Ungemälzte Gerste 23 1.2.1.2 Ungemälzter Weizen 25 1.2.1.3 Ungemälzter Roggen, Triticale, Hafer 26 1.2.1.4 Mais 26 1.2.1.5 Reis 30 1.2.1.6 Hirse (speziell Sorghum) 32 1.2.1.7 Eiweißreiche Hülsenfrüchte 35 1.2.2 Würzepfannenrohfrucht 35 1.2.2.1 Sirupe 35 1.2.2.2 Zucker (allgemein) 38 1.2.3 Industrielle Enzympräparate 40 1.2.3.1 a-Amylasen 42 1.2.3.2 b-Amylasen 44 1.2.3.3 Isoamylase, Pullulanase 44 1.2.3.4 Amyloglucosidase 45 1.2.3.5 b-Glucanasen 45 1.2.3.6 Cellulasen 45 1.2.3.7 Pentosanasen 45 1.2.3.8 Proteasen 46 1.2.3.9 Schlussfolgerung 46 1.3 Das Brauwasser 47 1.3.1 Allgemeines 47 1.3.2 Die Härte des Wassers 48 1.3.3 Allgemeine Gesichtspunkte zur Wirkung der Wasser-Ionen 50 1.3.4 Wasser-Ionen und Acidität 51 1.3.5 Berechnung der Alkalität eines Brauwassers 54 1.3.6 Die Auswirkungen einer Aciditätsverminderung 56 1.3.6.1 Enzyme 56 1.3.6.2 Ausbeute 57 1.3.6.3 Beschaffenheit der Würze 57 1.3.6.4 Ausnutzung der Hopfenbitterstoffe 57 1.3.6.5 Gärung 57 1.3.6.6 Dunkle Malze 57 1.3.7 Einflüsse verschiedener Ionen und sonstiger Bestandteile des Wassers 58 1.3.8 Aufbereitung des Brauwassers 62 1.3.8.1 Kochen 62 1.3.8.2 Entcarbonisierung mit gesättigtem Kalkwasser 64 1.3.8.3 Kontinuierlich arbeitende Enthärtungsanlagen 67 1.3.8.4 Ionenaustauscher 70 1.3.8.5 Das Elektro-Osmoseverfahren 80 1.3.8.6 Die umgekehrte Osmose 81 1.3.8.7 Die Elektrodiarese 87 1.3.8.8 Kosten 87 1.3.8.9 Zusatz von Calciumsulfat oder Calciumchlorid 88 1.3.8.10 Neutralisation von Hydrogencarbonaten 89 1.3.8.11 Sonstige Methoden zur Aufbereitung des Brauwassers 91 1.3.8.12 Die Sterilisierung von Wasser 93 1.3.8.13 Klärung des Wassers 98 1.3.8.14 Die Entgasung/Entlüftung des Wassers 98 1.3.9 Auswirkung der Wasseraufbereitung 100 1.3.10 Die biologische Säuerung 102 1.3.11 Abschließende Bemerkungen zum Thema „Brauwasser“ 108 1.4 Der Hopfen 109 1.4.1 Allgemeines 109 1.4.2 Botanik der Hopfenpflanze 109 1.4.3 Wachstumsverlauf, Pflege und Anbaugegebenheiten 112 1.4.3.1 Wachstumsverlauf und Pflege 112 1.4.3.2 Standortansprüche 114 1.4.3.3 Aufleitungsarten 115 1.4.3.4 Düngung 115 1.4.3.5 Erträge 115 1.4.3.6 Ernte 115 1.4.3.7 Trocknung 116 1.4.3.8 Verpackung 117 1.4.3.9 Lagerung 118 1.4.4 Hopfensorten 119 1.4.5 Die Hopfenanbaugebiete 122 1.4.5.1 Die deutschen Anbaugebiete 123 1.4.5.2 Die Zertifizierung des Hopfens 123 1.4.5.3 Anbaugebiete weltweit 124 1.4.6 Krankheiten des Hopfens 126 1.4.6.1 Peronospora 126 1.4.6.2 Echter Mehltau 126 1.4.6.3 Botrytis 126 1.4.6.4 Die Welke 127 1.4.6.5 Die Fusariumwelke 127 1.4.6.6 Die Hopfenblattlaus 127 1.4.6.7 Die Hopfenspinnmilbe 128 1.4.6.8 Die Kräuselkrankheit 128 1.4.6.9 Doldensterben 128 1.4.7 Chemische Zusammensetzung des Hopfens 129 1.4.7.1 Wassergehalt 129 1.4.7.2 Hopfenbitterstoffe 130 1.4.7.3 Der Bitterwert des Hopfens 134 1.4.7.4 Die bakteriostatische Wirkung der Hopfenbitterstoffe 136 1.4.7.5 Die Bitterstoffgehalte verschiedener Hopfen 137 1.4.7.6 Die Hopfenöle 141 1.4.7.7 Polyphenole 150 1.4.7.8 Eiweißgehalt 157 1.4.7.9 Sonstige Inhaltsstoffe 157 1.4.8 Beurteilung des Hopfens 159 1.4.8.1 Wertgebende Eigenschaften 159 1.4.8.2 Wertmindernde Eigenschaften 160 1.4.8.3 Bonitierung nach Punkten 160 1.4.9 Hopfenprodukte 160 1.4.9.1 „Normale“ Hopfenpellets 161 1.4.9.2 Angereicherte Hopfenpellets 162 1.4.9.3 Bentonitpellets 163 1.4.9.4 Hopfenextrakte 167 1.4.9.5 Heißwasserextrakt 174 1.4.9.6 Xanthohumol-Extrakt 175 1.4.9.7 Hopfenextraktpulver 176 1.4.9.8 Stabilisierte/isomerisierte Pellets 177 1.4.9.9 Isomerisierte Extrakte 178 1.4.9.10 Sonstige Extrakte 182 2 Das Schroten des Malzes 185 2.1 Allgemeines 185 2.2 Die Mahlprodukte, ihre Löslichkeit und Ergiebigkeit 186 2.3 Schrotzusammensetzung, Volumenverhältnisse und Abläuterung 189 2.4 Beurteilung des Schrotes 192 2.4.1 Empirische Prüfung des Schrotes 193 2.4.2 Schrotsortierung 193 2.4.3 Probenahme 194 2.5 Schrotmühlen 195 2.5.1 Zweiwalzenmühle 195 2.5.2 Vierwalzenmühlen 196 2.5.3 Sechswalzenmühlen 199 2.5.4 Fünfwalzenmühle 203 2.5.5 Zusätzliche Einrichtungen 204 2.5.5.1 Konditionierung des Malzes 204 2.5.5.2 Spelzentrennung 207 2.5.5.3 Malzreinigung 207 2.5.5.4 Malzwaage 208 2.5.5.5 Der Schrotkasten 208 2.5.6 Betrieb und Kontrolle von Schrotmühlen (Trockenschrotung bzw. mit Konditionierung) 210 2.5.6.1 Aufstellung 210 2.5.6.2 Leistung 210 2.5.6.3 Drehzahlen 210 2.5.6.4 Einstellung des Walzenabstandes 210 2.5.6.5 Durchmesser und Riffelung der Walzen 211 2.5.6.6 Siebe 211 2.5.6.7 Probenehmer 212 2.5.6.8 Spezifischer Kraftbedarf 212 2.5.7 Nassschrotung 212 2.5.7.1 Das Prinzip der Nassschrotung 212 2.5.7.2 Nassschrot-Mühlen 213 2.5.7.3 Der Vorgang der Nassschrotung 213 2.5.7.4 Der Kraftbedarf 214 2.5.7.5 Zusatzapparate 214 2.5.7.6 Die Beurteilung des Nassschrotes 214 2.5.8 Die optimierte Nassschrotung 214 2.5.8.1 Die Verbesserung der Weiche 215 2.5.8.2 Das Schroten des definiert geweichten Malzes 218 2.5.8.3 Der Effekt der definierten Weiche 218 2.5.9 Dispergiertechnik 218 2.5.10 Herstellung von Pulverschrot 221 2.5.10.1 Schlag- oder Prallmühlen 221 2.5.10.2 Nassschrotmühlen für Feinschrot 224 2.5.10.3 Die Zusammensetzung der Pulverschrote 225 2.5.10.4 Anwendung und weitere Entwicklungen 226 2.6 Einflüsse auf die Beschaffenheit und die Zusammensetzung des Schrotes 227 2.6.1 Die Auflösung 227 2.6.2 Der Wassergehalt des Malzes 228 2.6.3 Die Sortierung des Malzes 228 2.6.4 Das angewandte Maischverfahren 229 2.6.5 Die Art der Abläutervorrichtungen 229 2.6.6 Der Einfluss verbesserter Schrotqualität auf Würzezusammensetzung und Ausbeute 230 2.7 Die Anordnung der Schroterei 230 3 Das Maischen 233 3.1 Theorie des Maischens 233 3.1.1 Stärkeabbau 234 3.1.1.1 Die Stärke 234 3.1.1.2 Das Verhalten der Stärke 236 3.1.1.3 Die stärkeabbauenden Enzyme 238 3.1.1.4 Die kombinierte Wirkung der stärkeabbauenden Enzyme 242 3.1.1.5 Der Stärkeabbau in der Praxis der Bierbereitung 245 3.1.2 Eiweißabbau 251 3.1.2.1 Einteilung und Eigenschaften der Eiweißstoffe 252 3.1.2.2 Die Eiweißstoffe der Gerste bzw. des Malzes 253 3.1.2.3 Die proteolytischen Enzyme 254 3.1.2.4 Der Ablauf des Eiweißabbaus 258 3.1.2.5 Ziel des Eiweißabbaus 260 3.1.2.6 Kontrolle des Eiweißabbaus 261 3.1.2.7 Der Eiweißabbau in der Praxis der Bierbereitung 262 3.1.3 Abbau der Hemicellulosen und Gummistoffe 270 3.1.3.1 Die Stütz- und Gerüstsubstanzen 270 3.1.3.2 Die cytolytischen Enzyme 272 3.1.3.3 Abbau der Stütz- und Gerüstsubstanzen 274 3.1.3.4 Technologische Einflussnahme auf den Abbau der Stütz- und Gerüstsubstanzen 276 3.1.3.5 Kontrolle des Abbaus der Stütz- und Gerüstsubstanzen 282 3.1.4 Veränderung der Phosphate 284 3.1.5 Abbau der Lipide 286 3.1.5.1 Die Enzyme des Fettabbaus und der Lipidoxidation 286 3.1.5.2 Der Abbau der Lipide beim Maischen 288 3.1.6 Das Verhalten der Polyphenole beim Maischen 292 3.1.6.1 Vorkommen und Bedeutung der Polyphenole 292 3.1.6.2 Analyse der phenolischen Substanzen 293 3.1.6.3 Oxidasen 294 3.1.6.4 Die Zusammensetzung der Polyphenole 295 3.1.6.5 Technologische Einflussnahme auf die Polyphenole beim Maischen 295 3.1.6.6 Die Bedeutung der Veränderungen der Polyphenole 298 3.1.7 Sonstige Vorgänge beim Maischen – die Freisetzung von Zink 298 3.1.7.1 Die thermische Belastung der Maische 299 3.1.7.2 Das Spurenelement Zink 299 3.1.7.3 Die Veränderungen durch eine Oxidation 301 3.2 Praxis des Maischens 303 3.2.1 Allgemeine Gesichtspunkte 303 3.2.2 Einleitung des Maischprozesses 307 3.2.2.1 Der Hauptguss 308 3.2.2.2 Gussführung 310 3.2.2.3 Die Nachgüsse 314 3.2.2.4 Die Temperatur des Einmaischwassers 314 3.2.2.5 Die Dauer des Einmaischens 315 3.2.3 Maischgefäße 317 3.2.3.1 Der Maischbottich 317 3.2.3.2 Die Maischpfanne 331 3.2.3.3 Der Energiebedarf beim Maischen 332 3.2.4 Maischverfahren 333 3.2.4.1 Der Grundgedanke des Maischprozesses 334 3.2.4.2 Das Dreimaischverfahren 334 3.2.4.3 Das Zweimaischverfahren 341 3.2.4.4 Das Einmaischverfahren 346 3.2.4.5 Das Hochkurzmaischverfahren 349 3.2.4.6 Springmaischverfahren 352 3.2.4.7 Schrotmaischverfahren 352 3.2.4.8 Spelzentrennung bei Dekoktionsverfahren 354 3.2.4.9 Druckmaischverfahren 355 3.2.4.10 Mengenmäßige Ermittlung der Kochmaischen 356 3.2.4.11 Ergänzende Bemerkungen zu den Dekoktionsverfahren 356 3.2.4.12 Die Infusionsverfahren 357 3.2.4.13 Infusionsverfahren mit fallender oder konstanter Temperatur 361 3.2.4.14 Abschließende Bemerkungen zu Infusionsverfahren 361 3.2.5 Die Verarbeitung von Rohfrucht 363 3.2.5.1 Allgemeine Gesichtspunkte 363 3.2.5.2 Maischverfahren mit Reisrohfrucht 368 3.2.5.3 Maischverfahren mit Maisrohfrucht 371 3.2.5.4 Maischverfahren mit Gerstenrohfrucht 374 3.2.5.5 Maischverfahren mit Sorghumrohfrucht 376 3.2.5.6 Menge der Rohfruchtzugabe 377 3.2.6 Spezielle Probleme beim Maischen 377 3.2.6.1 Nassschrotung 377 3.2.6.2 Gewinnung und Zusatz eines Malzauszuges 378 3.2.6.3 Maischverfahren zur Erhöhung des Glucosegehaltes 378 3.2.7 Kontrolle des Maischprozesses 380 3.2.7.1 Die Temperaturkontrolle 381 3.2.7.2 Mengenkontrolle 381 3.2.7.3 pH-Kontrolle 381 3.2.7.4 Die Kontrolle der Stoffumwandlungen 381 3.2.7.5 Der Eiweißabbau 382 3.2.7.6 Der Stärkeabbau 382 3.2.7.7 Die Kontrolle des b-Glucanabbaus 384 3.2.8 Wahl des Maischverfahrens 385 3.2.8.1 Anpassung an den Rohstoff Malz 385 3.2.8.2 Anpassung an moderne Sudwerke 386 3.2.8.3 Anpassung an bestimmte Charaktereigenschaften der Biere 387 3.2.8.4 Beispiele für die Entwicklung verschiedener Biertypen 389 4 Die Gewinnung der Würze – das Abläutern 397 4.1 Das Abläutern mit dem Läuterbottich 397 4.1.1 Prinzip der Würzegewinnung mit dem Läuterbottich 398 4.1.2 Läuterbottich 399 4.1.2.1 Ausführung des Bottichs 399 4.1.2.2 Fassungsvermögen 400 4.1.2.3 Läuterbottichgröße 401 4.1.2.4 Der Senkboden 401 4.1.2.5 Abstand des Senkbodens vom Läuterbottichboden 403 4.1.2.6 Läuterrohre 404 4.1.2.7 Quellgebiet der Läuterrohre 404 4.1.2.8 Der klassische Läuterhahn 405 4.1.2.9 Moderne Läutersysteme 406 4.1.2.10 Sonstige Ausrüstung 412 4.1.3 Läutervorgang mit dem Läuterbottich 412 4.1.3.1 Vorbereitung des Läuterbottichs 412 4.1.3.2 Das Einlagern der Maische 412 4.1.3.3 Die Filterschicht 413 4.1.3.4 Vorschießen und Trübwürzepumpen 413 4.1.3.5 Das Abläutern der Vorderwürze 414 4.1.3.6 Die Vorderwürze 420 4.1.3.7 Das Abläutern der Nachgüsse 421 4.1.3.8 Aufhack- und Schneidmaschinen 427 4.1.3.9 Die Arbeitsweise eines klassischen Läuterbottichs (185 kg/m2 , Zentralabläuterung) 430 4.1.3.10 Optimierte klassische Abläuterung 432 4.1.3.11 Die Arbeitsweise moderner Läuterbottiche nach dem derzeitigen Stand (12 Sude/Tag) 434 4.1.4 Qualität der Abläuterung 438 4.1.4.1 Die Zusammensetzung der Würze 438 4.1.4.2 Die Oxidation der Würze 438 4.1.4.3 Klarheit der Würze 439 4.1.4.4 Gehalte an höheren freien Fettsäuren 441 4.1.4.5 Die Jodreaktion der Würze 443 4.1.4.6 Sonstige Themen in Verbindung mit dem Trubstoffgehalt der Läuterwürze 443 4.1.5 Entfernung der Treber und Abwasseranfall 444 4.1.5.1 Entfernung der Treber 444 4.1.5.2 Abwassermenge 444 4.1.6 Kontrolle der Anschwänz- und Aufschneidearbeit 445 4.1.6.1 Überprüfung während des Abläuterns 445 4.1.6.2 Untersuchung der Treber 445 4.1.7 Leistung und Wirtschaftlichkeit des Läuterbottichs 447 4.1.7.1 Sudzahl 447 4.1.7.2 Sudhausausbeute 448 4.1.7.3 Anpassung an Variationen der Schüttung 449 4.2 Das Abläutern mit dem Maischefilter 449 4.2.1 Prinzip der Würzegewinnung mit dem Maischefilter 449 4.2.2 Maischefilter (konventionell bis 1990) 450 4.2.2.1 Das Traggestell 450 4.2.2.2 Rahmen oder Kammern 451 4.2.2.3 Platten oder Roste 452 4.2.2.4 Filtertücher 454 4.2.2.5 Weitere Hilfseinrichtungen des Filters 456 4.2.3 Läutervorgang im Maischefilter (konventionell bis 1990) 457 4.2.3.1 Vorbereitende Arbeiten 457 4.2.3.2 Füllen des Filters 457 4.2.3.3 Die Abläuterung der Nachgüsse 461 4.2.4 Qualität der Abläuterung beim Maischefilter 466 4.2.4.1 Die Zusammensetzung der Würze 466 4.2.4.2 Die Oxidation der Würze 467 4.2.4.3 Die Klärung der Würze 467 4.2.5 Entfernung der Treber und Abwasseranfall 470 4.2.5.1 Öffnen des Filters und Austrebern 470 4.2.5.2 Die Abwassermenge 470 4.2.6 Kontrolle der Maischefilterarbeit 471 4.2.6.1 Kontrolle während des Abläuterns 471 4.2.6.2 Austrebern des Filters 471 4.2.6.3 Die Untersuchung der Treber 471 4.2.7 Leistung des Maischefilters 472 4.2.7.1 Sudhausausbeute 472 4.2.7.2 Tägliche Sudzahl 472 4.2.8 Vergleich der konventionellen Maischefilter mit den seinerzeitigen Läuterbottichen 473 4.2.8.1 Vorteile 473 4.2.8.2 Nachteile 473 4.3 Die Maischefilter der neuen Generation 474 4.3.1 Die Hochdruck-Filterpresse 474 4.3.2 Dünnschicht-Maischefilter mit Membranen 474 4.3.2.1 Aufbau des Maischefilters 475 4.3.2.2 Die Arbeitsweise des Maischefilters 477 4.3.2.3 Voraussetzungen für den Betrieb des Dünnschicht-Maischefilters 481 4.3.2.4 Die Leistung des Dünnschichtfilters 482 4.3.3 Dünnschicht-Kammerfilter 483 4.3.3.1 Der Aufbau des Dünnschicht-Kammerfilters 483 4.3.3.2 Die Arbeitsweise des Dünnschicht-Kammerfilters 485 4.3.3.3 Voraussetzungen für den Betrieb des Dünnschicht-Kammerfilters 488 4.3.3.4 Die Leistung des Dünnschicht-Kammerfilters (am Beispiel eines Filters mit 60 Kammern) 489 4.3.3.5 Qualität der Abläuterung 489 4.3.4 Schlussfolgerungen zu den beiden Systemen an Dünnschicht- Maischefiltern und Vergleich zu den modernen Läuterbottichen 490 4.4 Der Strainmaster 491 4.4.1 Elemente des Strainmasters 491 4.4.2 Abläutervorgang mit dem Strainmaster 492 4.4.2.1 Das Prinzip 492 4.4.2.2 Abmaischen 493 4.4.2.3 Abläutern der Vorderwürze 493 4.4.2.4 Abläutern der Nachgüsse 493 4.4.2.5 Austrebern 495 4.4.3 Leistung des Strainmasters 495 4.4.3.1 Sudzahl 495 4.4.3.2 Ausbeute 495 4.4.4 Qualität der Abläuterung beim Strainmaster 496 4.4.4.1 Würzezusammensetzung 496 4.4.4.2 Die Oxidation der Würze 496 4.4.4.3 Die Trübung der Strainmasterwürzen 496 4.4.5 Vor- und Nachteile des Strainmasters 497 4.4.6 Kontinuierliche Läutermethoden 497 4.5 Wirtschaftlicher Vergleich der gängigen Systeme 499 4.6 Das Vorlaufgefäß 500 5 Das Kochen und Hopfen der Würze 503 5.1 Bedeutung des Würzekochens 503 5.2 Würzekochsysteme 505 5.2.1 Würzepfannen 505 5.2.1.1 Fassungsvermögen 505 5.2.1.2 Material 505 5.2.1.3 Grundfläche der Pfannen 506 5.2.1.4 Verhältnis der Flüssigkeitshöhe zum Durchmesser 506 5.2.1.5 Feuerpfannen 506 5.2.1.6 Öl- oder gasbeheizte Pfannen 507 5.2.1.7 Dampfbeheizte Pfannen 507 5.2.1.8 Pfannen für Druckkochung 518 5.2.1.9 Außenkocher mit Entspannungsverdampfung 520 5.2.1.10 Abzug 521 5.2.1.11 Rührwerke 521 5.2.2 Anlagen zur kontinuierlichen Würzekochung 521 5.2.2.1 Anlage mit 120–1228C Kochtemperatur und anschließender Mehrfachentspannung 522 5.2.2.2 Anlage mit 125–1408C Kochtemperatur und zweistufiger Entspannung 522 5.2.3 Würzekochung – Zusatzsysteme 523 5.2.3.1 Das Aufheizen der Würze von der Abläutertemperatur (70–728C) auf die Kochtemperatur 523 5.2.3.2 Nachbehandlung der Würze nach dem eigentlichen Kochprozess 524 5.2.3.3 Verfahren mit Nachverdampfung im Vakuum – zwischen Whirlpool und Plattenkühler 526 5.3 Physikalische Vorgänge bei der Würzekochung 529 5.3.1 Verdampfung des überschüssigen Wassers 529 5.3.2 Zerstörung der Enzyme des Malzes 529 5.3.3 Sterilisierung der Würze 530 5.3.4 Erhöhung der Acidität der Würze beim Kochen 530 5.4 Die Koagulation des Eiweißes 531 5.4.1 Allgemeine Gesichtspunkte 531 5.4.2 Beurteilung der Eiweißkoagulation 535 5.4.3 Physikalische Faktoren der Eiweißkoagulation 536 5.4.3.1 Kochdauer 536 5.4.3.2 Art und Weise des Kochens 536 5.4.3.3 Form der Pfanne 538 5.4.3.4 Kochung der Würze mittels verschiedener Außenkochsysteme 538 5.4.3.5 Kochung bei überbarometrischem Druck 539 5.4.3.6 Hochtemperatur-Würzekochsysteme 540 5.4.3.7 Moderne Kochverfahren 540 5.4.4 Einfluss der Würzezusammensetzung auf die Eiweißkoagulation 540 5.4.4.1 Malzauflösung 541 5.4.4.2 Abdarrtemperatur 542 5.4.4.3 Luftfrei arbeitende Sudwerke 542 5.4.4.4 Sonstige Faktoren 542 5.4.5 Beginn des Würzekochens 543 5.4.6 Zusätze zur Unterstützung der Eiweißfällung 543 5.4.6.1 Bentonite und Kieselgele 543 5.4.6.2 Polyvinylpolypyrrolidon (PVPP) 543 5.4.6.3 Tannin 543 5.4.6.4 Karaghen-Moos 544 5.5 Die Hopfung der Würze 544 5.5.1 Lösung und Umwandlung der Bittersäuren 544 5.5.1.1 a-Säure 544 5.5.1.2 b-Säure 547 5.5.1.3 Die Weich- und Hartharze des Hopfens 547 5.5.1.4 Faktoren, die die Isomerisierung der a-Säuren beeinflussen 547 5.5.1.5 Ausnutzung der Bitterstoffe 554 5.5.2 Wirkung der Hopfenpolyphenole 555 5.5.3 Die Hopfenöle beim Würzekochen 560 5.5.4 Die Fettsäuren des Hopfens beim Würzekochen und ihr Verbleib 567 5.5.5 Eiweißstoffe des Hopfens 568 5.5.6 Höhe der Hopfengabe 569 5.5.6.1 Angabe 569 5.5.6.2 Bitterstoffgehalt 569 5.5.6.3 Bemessung der Bitterstoffgabe 570 5.5.6.4 Ausnutzung des Hopfens 570 5.5.7 Dosierung des Hopfens 571 5.5.7.1 Doldenhopfen 571 5.5.7.2 Zerkleinerung 571 5.5.7.3 Andere Vorschläge zur Hopfeneinsparung 573 5.5.7.4 Der Hopfenentlauger 573 5.5.7.5 Hopfenpulver 574 5.5.7.6 Hopfenextrakte 575 5.5.7.7 Ethanolextrakt 576 5.5.7.8 CO 2 -Extrakte 576 5.5.7.9 Isomerisierte Hopfenextrakte 577 5.5.7.10 Zeitpunkt und die Aufteilung der Hopfengabe 578 5.5.7.11 Die automatische Dosierung des Hopfens 580 5.6 Das Verhalten von Aromastoffen der Würze 581 5.6.1 Thermisch oxidative Veränderungen von Produkten des Lipidabbaus 582 5.6.2 Veränderung von Phenolcarbonsäuren 584 5.6.3 Bildung von Maillard-Produkten 584 5.6.3.1 Die Maillard-Reaktion 584 5.6.3.2 Strecker-Abbau von Aminosäuren 585 5.6.3.3 Pyrazine 585 5.6.3.4 Pyrrole 586 5.6.3.5 c-Pyrone 587 5.6.3.6 Sonstige Verbindungen 587 5.6.3.7 Das Verhalten von Maillard- und Strecker-Abbauprodukten 588 5.6.3.8 Maillard-Produkte und Würze- bzw. Biereigenschaften 591 5.6.4 Veränderung von Schwefelverbindungen beim Würzekochen 596 5.6.4.1 Strecker-Abbau 596 5.6.4.2 Maillard-Reaktionen 596 5.6.4.3 Dimethylsulfid (DMS) 596 5.7 Energieverbrauch beim Würzekochen 599 5.7.1 Pfannendunstkondensator 599 5.7.2 Verringerung der Verdampfung 600 5.7.3 Brüdenverdichtung 601 5.7.3.1 Mechanische Brüdenverdichtung 601 5.7.3.2 Thermische Brüdenverdichtung 602 5.7.4 Kochung bei höheren Temperaturen 603 5.7.4.1 Innen- und Außenkocher 603 5.7.4.2 Überbarometrische Kochung 603 5.7.4.3 Hochtemperaturwürzekochung 604 5.7.4.4 Verringerte Verdampfung oder nur Heißhalten der Würze mit anschließender Vakuumbehandlung 604 5.7.4.5 Schlussfolgerung 606 5.8 Arbeitsweise und Ergebnisse von modernen Würzekochsystemen 607 5.8.1 Verringerung der Verdampfung bestehender Würzepfannenanlagen 607 5.8.2 Optimierung der Arbeitsweise des Außenkochers (einschließlich mechanischer Brüdenverdichtung) 609 5.8.3 Innenkocher 610 5.8.3.1 Niederdruckkochung (NDK) 611 5.8.3.2 Dynamische Niederdruckkochung 612 5.8.3.3 Innenkocher mit Zwangsanströmung 613 5.8.3.4 Innenkocher mit Zwangsanströmung und Strahlpumpe 613 5.8.3.5 Der Dünnfilmverdampfer 614 5.8.4 Hochtemperaturkochung bei 1208C 616 5.8.5 Die Hochtemperaturkochung bei 130–1408C 617 5.8.6 Getrennte Kochung von Vorderwürze und Nachgüssen 618 5.8.7 Vorkühlung der Würze 620 5.8.8 Verfahren der Nachverdampfung im Vakuum nach dem Whirlpool 622 5.9 Das Ausschlagen der Würze 624 5.9.1 Hopfenseiher 624 5.9.2 Die Hopfentreber 626 5.9.3 Treber aus Hopfenpulvern bzw. gemahlenem Hopfen 626 5.9.4 Die Ausschlagwürze 627 5.9.4.1 Der vergärbare Extrakt 628 5.9.4.2 Die Menge der b-Glucane 628 5.9.4.3 Das Niveau des Gesamtstickstoffs 628 5.9.4.4 Die Stickstoff-Fraktionen 628 5.9.4.5 Die Polyphenolgehalte 628 5.9.4.6 Die Bitterstoffgehalte 628 5.9.4.7 Die Mineralstoffgehalte 629 5.9.4.8 Der Würze-pH 629 5.9.4.9 Die Viskosität der Würze 629 5.9.4.10 Die Aromastoffe der Ausschlagwürze 629 5.9.5 Die Treber 629 5.9.5.1 Treber-Menge 630 5.9.5.2 Treber-Zusammensetzung 630 5.9.5.3 Treberförderung 630 5.9.5.4 Trebersilos 631 5.9.5.5 Treber-Verwertung 631 5.9.6 Die Reinigung der Sudwerksanlage 632 5.9.6.1 Das Würzekochsystem 632 5.9.6.2 Nassschrotmühle 633 5.9.6.3 Die Maischgefäße 633 5.9.6.4 Sammelgefäße für Würze 633 5.9.6.5 Der Läuterbottich 633 5.9.6.6 Maischefilter 634 5.9.6.7 Würzekühlanlage 634 5.9.7 Die Automatisierung des Würzekochprozesses 635 6 Möglichkeiten des Einsatzes von Extraktresten und Prozessbieren im Bereich der Würzebereitung 637 6.1 Die Verwendung von Extraktresten der Würzebereitung 638 6.1.1 Glattwasser/Treberpresswasser 638 6.1.2 Hopfenglattwasser, Hopfentreber und Trub 639 6.1.3 Brüdenkondensat 640 6.2 Die Verwendung von Prozessbieren und Überschusshefe 641 6.2.1 „Weglaufbier“ 641 6.2.2 Bier aus Überschusshefe 641 6.2.3 Überschusshefe 643 6.2.4 Sonstige Prozessbiere 643 6.3 Schlussfolgerungen 643 7 Die Sudhausausbeute 645 7.1 Berechnung der Sudhausausbeute 646 7.1.1 Messwerte 646 7.1.1.1 Schüttung 646 7.1.1.2 Würzemenge 646 7.1.1.3 Bestimmung des Extraktgehalts 647 7.1.2 Berechnung der Sudhausausbeute 648 7.1.2.1 Korrektur der Würzemenge 649 7.1.2.2 Korrektur des Extraktwerts 650 7.1.2.3 Die amtliche Formel 650 7.2 Beurteilung der Sudhausausbeute 650 7.2.1 Vergleich Laboratoriums-/Sudhausausbeute 650 7.2.2 Ausbeutebilanz 652 7.2.3 Beurteilung der Extraktgewinnung nach DIN 8777 bzw. MEBAK 654 7.2.4 Ursachen unbefriedigender Sudhausausbeuten bzw. zu hoher Treberverluste 655 7.2.4.1 Der aufschließbare Extrakt 655 7.2.4.2 Der auswaschbare Extrak 656 7.2.5 Schlussfolgerungen zum Thema Ausbeute 657 8 Die Würzebehandlung zwischen Sudhaus und Gärkeller 659 8.1 Allgemeines 659 8.1.1 Abkühlung der Würze 660 8.1.2 Sauerstoffaufnahme der Würze 660 8.1.2.1 Chemische Bindung des Luftsauerstoffs 660 8.1.2.2 Physikalische oder mechanische Bindung des Sauerstoffs 661 8.1.3 Ausscheidung des Heißtrubs 662 8.1.3.1 Beschaffenheit und Menge des Heißtrubs 662 8.1.3.2 Abhängigkeit des Heißtrubanfalls 663 8.1.4 Der Kühltrub 664 8.1.4.1 Beschaffenheit und Menge des Kühltrubs 664 8.1.4.2 Abhängigkeit des Kühltrubanfalls 665 8.1.4.3 Notwendigkeit der Kühltrubentfernung 666 8.1.5 Sonstige Vorgänge bei der Würzebehandlung 667 8.1.5.1 Die Zufärbung der Würze 668 8.1.5.2 Das Verhalten der Bitterstoffe 668 8.1.5.3 Flüchtige Substanzen 668 8.2 Verfahren der Würzebehandlung 669 8.2.1 Betrieb mit Kühlschiff, Berieselungskühler oder geschlossenem Kühler 669 8.2.1.1 Das Kühlschiff 669 8.2.1.2 Der Berieselungskühler 670 8.2.1.3 Geschlossene Kühler 671 8.2.1.4 Plattenkühler 671 8.2.1.5 Gewinnung der Trubwürze 672 8.2.1.6 Die Trubpresse 672 8.2.1.7 Zentrifugen 673 8.2.1.8 Beurteilung der Arbeitsweise mit dem Kühlschiff 673 8.2.2 Geschlossene Systeme 674 8.2.3 Abtrennung des Heißtrubs 675 8.2.3.1 Der Setzbottich 675 8.2.3.2 Moderne Setzbottiche 675 8.2.3.3 Der Heißtrubabsatz in der Sudpfanne 676 8.2.3.4 Der Whirlpooltank 677 8.2.3.5 Zentrifugen 690 8.2.3.6 Hopfentrubfilter 695 8.2.3.7 Die Kieselgurfiltration der heißen Würze 695 8.2.3.8 Abschließende Bemerkungen 697 8.2.4 Zusätzliche Behandlung der Würze zwischen Whirlpool und Platten-Plattenkühler 698 8.2.4.1 Die Abkühlung der Würze zwischen Pfanne und Heißwürzetank/ Whirlpool 698 8.2.4.2 Der Entspannungskühler 698 8.2.4.3 Die Nachverdampfung im Vakuum nach dem Whirlpool 699 8.2.4.4 Die Nachverdampfung bei Kochtemperatur 699 8.2.4.5 Zusammenfassung 700 8.2.5 Abtrennung des Kühltrubs 700 8.2.5.1 Der Anstellbottich 701 8.2.5.2 Kaltsedimentation 701 8.2.5.3 Die Kaltseparierung 703 8.2.5.4 Die Kaltwürzefiltration 704 8.2.5.5 Flotation 706 8.2.6 Vorrichtungen zum Belüften der Würze 710 8.2.6.1 Die benötigten Luftmengen 710 8.2.6.2 Belüftungskerzen und Metallplättchen 711 8.2.6.3 Die Schälscheibe des Heißwürzeseparators 711 8.2.6.4 Der Zentrifugalmischer 711 8.2.6.5 Das Venturi-Rohr oder der Strahlmischer 712 8.2.6.6 Der statische Mischer 713 8.2.6.7 Kombinierte Heiß- und Kaltbelüftung 713 8.2.6.8 Zweitbelüftung 714 8.2.6.9 Nach der Flotation 714 8.2.7 Der Dekanter 714 8.2.8 Automation der Würzekühlung 715 8.3 Kaltwürze-Ausbeute 716 8.3.1 Messwerte 716 8.3.1.1 Menge der kalten Würze 716 8.3.1.2 Extraktgehalt der Würze 718 8.3.2 Berechnung der Kaltwürzeausbeute 719 8.3.3 Unterschiede zwischen Sudhaus- und Kaltwürzeausbeute 719 8.3.3.1 Die Volumenminderung 719 8.3.3.2 Der Extraktschwand 720 8.3.4 Die Gesamtausbeute bei der Würzebereitung (Overall Brewhouse Yield – OBY) 721 9 Das Brauen mit hoher Stammwürze 9.1 Das Abläutern 723 9.2 Das Maischen 725 9.3 Das Würzekochen 725 9.4 Verwendung von Sirup oder Zucker 726 9.5 Würzebehandlung 726 9.6 Die weitere Behandlung der höherprozentigen Würze 726 9.6.1 Verdünnung im Kühlhaus 726 9.6.2 Verdünnung des Bieres vor oder nach der Filtration 727 9.6.3 Bierbeschaffenheit bei Vergärung von Würzen höheren Extraktgehalts 727 9.7 Einsparungen durch das Brauen mit hoher Stammwürze 728 9.7.1 Kapazität 728 9.7.2 Energieersparnis 729 10 Die Anordnung von Sudhaus und Würzebehandlung 731 10.1 Lage und Anordnung des Bereiches Würzebereitung 731 10.2 Die Einrichtung 733 10.2.1 „Einfache“ Sudwerke 733 10.2.2 Das „doppelte“ Sudwerk 733 10.3 Leistung des Sudwerks 734 11 Brauereianalytik – Probenahme, Behandlung und Versendung 737 11.1 Allgemeines 737 11.2 Wasser 738 11.3 Schüttgut 740 11.3.1 Statische Schüttgüter 740 11.3.2 Fließende Schüttgüter 741 11.4 Schrot 743 11.5 Treber 744 11.6 Hopfen 745 11.7 Maische und Würze 746 Literaturverzeichnis 749 Sachregister 775

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Book SynopsisGewinner des Literaturpreises 2012 des Fonds der Chemischen Industrie (FCI) Das offizielle Buch der Gesellschaft Deutscher Chemiker zum Internationalen Jahr der Chemie 2011. Über den Wolken ist nicht nur die oft besungene grenzenlose Freiheit zu finden, sondern dort spielen sich auch hochspannende chemische Reaktionen ab. Egal ob Ozonloch, saurer Regen, Luftverschmutzung - wenn das atmosphärische Gleichgewicht gestört ist, sind die Auswirkungen auch auf der Erdoberfläche deutlich spürbar. "Chemie über den Wolken" blickt auf die Zusammenhänge zwischen Atmosphäre, Umwelt und Klima, erklärt chemische Prozesse und hinterfragt, wie schädlich Treibhausgase und Aerosolpartikel wirklich sind. Alle, die bei der Berichterstattung über das Ozonloch durch die Fülle der teils widersprüchlichen Informationen den Überblick verloren haben, finden hier einen kompetenten Einstieg ins Thema.Trade Review"'Chemie über den Wolken' ist sehr von dieser Welt; ein ausgezeichneter Einstieg in die Bioproblematiken darunter!" BIOspektrum (7/2012, 19.11.2013) "Eine solch umfassende und verständliche Darstellung der Zusammenhänge gab es bislang auf dem deutschsprachigen Büchermarkt nicht." idw-online.de (30.10.2012) "Das Buch war das offizielle Buch der Gesellschaft Deutscher Chemiker zum Internationalen Jahr der Chemie 2011." BuchMarkt.de (30.10.2012) "Klimaschutz und Luftqualität - aber bitte mit Chemie [...] Das Buch ist für jeden, der sich in der heiß geführten Klimaschutz-Debatte nach Hintergrundinformationen sehnt, lesenswert. [...] Ein Werk, das Zusammenhänge vermittelt." Junge Wissenschaft (Nr. 93, 22.03.2012) "Alle, die bei der Berichterstattung über das Ozonloch durch die Fülle der teils widersprüchlichen Informationen den Überblick verloren haben, finden hier einen kompetenten Einstieg ins Thema." umweltjournal.de (21.03.2012) "Aha-Effekte mit eingeschlossen. [...] Herausgegeben zum Internationalen Jahr der Chemie 2011, erweist sich dieses Sachbuch als sehr informativ. Eine Vielzahl an Grafiken, Fotos und bildhaften Darstellungen unterschiedlicher Vorgänge in Sachen Natur, Wetter und Auswirkungen der natürlichen sowie durch unnatürlich vom Menschen produzierten und vorhandenen chemischen Partikel, erleichtern es die doch recht komplizierten Sachverhalte deutlich leichter verstehen zu können." The Intelligence (16.01.2012) "Wir können jetzt ein Buch empfehlen, das meisterhaft auf dem Hochseil zwischen Verständlichkeit und sachlicher Genauigkeit balanciert. [...] Das Ergebnis ist eine sachlich korrekte Unterweisung in die chemischen Abläufe innerhalb unserer Atmosphäre, die das Interesse wach hält. Wer sich weiterbilden will, findet hier ein anregendes Lehrmittel. Wer sich bezüglich der Streitfragen, die die Wissenschaft bezüglich des Klimawandels oder der Luftverschmutzung beschäftigen, nicht allein auf agitierende Medienvermittlung verlassen will, findet ein vertrauenswürdiges Nachschlagewerk." Info-Bulletin Umwelt-Mediathek (Dezember 2011) "Ein großformatiger Band von fast 240 Seiten, der in 29 Aufsätzen beinahe alle denkbaren Themen rund um die Atmosphäre abhandelt: (...) Wie bei ähnlich gearteten Bänden von Wiley-VCH gilt auch für diesen: hervorragend geeignet für jede Schulbibliothek und die interessierte Öffentlichkeit." Max Planck Forschung (2011 #2) "Der Leser bekommt einen tiefen Einblick in die Funktionsweise unserer Lufthülle, einen eigentlich viel zu wenig beachteten Teil unserer Welt, von dem doch gleichzeitig so viel für unser Wohlergehen abhängt." Spektrumdirekt.de (15.09.2011) "Im vorliegenden Band wird dem Leser auf verständliche Art erklärt, wie Erdatmosphäre, Klima und Umwelt chemisch miteinander in Wechselwirkung stehen." ekz:bibliotheksservice (08.08.2011) "Das offizielle Buch der Gesellschaft Deutscher Chemiker zum Int.Jahr der Chemie kommt großfromatig, bilderreich und leserfreundlich daher und spricht so alle an, die sich für Chemie im weitesten Sinne interessieren." Buchkatalog.de (09.2011) "Eindrucksvoll erfährt man, wie viele Faktoren in jedem Teilbereich des Systems Atmosphäre zusammenwirken." Plus Lucis (Ausgabe 1-2/2010) "Ein Autorenteam um den Chemieprofessor Reinhard Zellner erklärt die Zusammensetzung der Atmosphäre und warum diese Stoffe das Klima beeinflussen können." UmweltBriefe (26.05.2011) "Von wem können interessierte Bürger richtige Antworten auf ihre Fragen erhalten? Ein Wissenschaftler gilt seit Jahren als der Experte, der die 'Szene' der Chemie der Atmosphäre in ihrer gesamten Komplexität am besten durchdrungen hat: Reinhard Zellner, Professor für Physikalische Chemie an der Universität Duisburg-Essen." Deutsche Molkerei Zeitung (26.05.2011) "Alle, die bei der Berichterstattung über das Ozonloch durch die Fülle der teils widersprüchlichen Informationen den Überblick verloren haben, finden hier einen kompetenten Einstieg ins Thema." Scinexx- Das Wissensmagazin (27.05.2011) "Eine solch umfassende und verständliche Darstellung der Zusammenhänge gab es bislang auf dem deutschsprachigen Büchermarkt nicht." www.uni-protokolle.de / www.juraforum.de / idw-online.de (05.05.2011)Table of Contents5 Vorwort. 8 Die Atmosphäre – Zwischen Erde und Weltall (Reinhard Zellner). 9 Unsere lebenswichtige Schutzhülle (Reinhard Zellner). 18 Störfaktor Mensch. 26 Kohlendioxid – Zu viel des Guten (Martin Heimann und Christian-Dietrich Schönwiese). 27 CO2 und der Klimawandel (Roswitha Harrer). 38 Atmosphärisches CO2 und die Photosynthese – Wie aus Licht Leben wird (Michael Röper). 43 Was die Industrie aus CO2 machen kann (Jürgen O. Metzger und Franz May). Abscheiden und speichern. 52 Methan – ein faules Gas, das zündet (Reinhard Zellner). 53 Aufstieg aus Sümpfen, Weiden und Feldern (Hilmar Rempel). 60 Erdgas und unsere Energieversorgung (Matthias Haeckel und Erwin Suess). 65 Natürliche Gashydrate – Künftige Energieträger oder Option zur CO2-Speicherung? (Evgenii V. Kondratenko und David Linke). 71 Mit Methan fängt Vieles an. 150 Gletscher und Meereis – Wie lange noch? (Lars Kaleschke). 151 Weiße Eisflächen: Unser Klima braucht sie (Dirk Notz). 157 Kippt das Klima? 162 OH-Radikale – Waschmittel er Atmosphäre (Andreas Wahner, Andreas Hofzumahaus und Geert Moortgat). 163 Die Kraft der Selbstreinigung. 172 Spurenstoffe im Visier (Ulrich Platt und John Burrows). 173 Von nah und fern erforscht (John Burrows und Ulrich Platt). 183 Aus der Perspektive von Satelliten. 194 FCKW und die Ozonschicht – Eine erfolgreiche Erkenntnis (Martin Dameris, Markus Rex und Christiane Voigt). 195 Was passiert mit dem Ozon über den Wolken? (Günter Siegemund und Jürgen Russow). 205 Original und Ersatz - FCKW und ihre Nachfolger. 210 POPs, REACH und unsere Umwelt (Gerhard Lammel, Wolf-Ulrich Palm und Cornelius Zetzsch). 211 Was und wo sind POPs? (Edgar L. Gärtner). 221 Sisyphus im Dienste der Umwelt: Chemischer Pflanzenschutz (Gesine Fickel). 226 Wohin führt uns REACH. 230 Autorenverzeichnis. 233 Bildquellen. 236 Stichwortverzeichnis.

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Book Synopsis„Lebensspuren im Stein“ bietet spannende Einblicke in längst vergangene Lebenswelten Mitteleuropas. Jedes Hauptkapitel ist einer Periode der Erdgeschichte zugeordnet und gibt neben einem Überblick über die Geologie einen fundierten Einblick in die jeweiligen Lebensformen und ihre Überreste, die bis heute unsere Landschaft formen, als Rohstoffe genutzt werden und Fossiliensammler begeistern. So erfahren wir, dass die Ostseeküsten teilweise aus den Überresten von Kalkalgen bestehen, wo die ersten Säugetiere unterwegs waren, welche phantastischen Riesenformen das Karbon bevölkerten, wie die Urpferde aussahen und wo heute noch versteinerte Wälder zu sehen sind. Exkurse zu Massenaussterben, Eiszeiten und der Entstehung des Menschen ergänzen das Werk, eine fundierte Einführung ermöglicht es auch Einsteigern, die „Lebensspuren im Stein“ zu verstehen. Das Buch basiert auf einer erfolgreichen Serie des Magazins „Biologie in unserer Zeit“, an der viele bekannte Wissenschaftler mitgearbeitet haben. Es ist sowohl eine ideale Einführung für Studenten als auch ein fachkundiger Begleiter für alle von der Paläontologie Begeisterten – ob Forscher, Mitarbeiter in Museen oder Interessierte anderer Fachbereiche.Trade Review"Kann ein von gut zwei Dutzend ausgewiesenen Fachleuten geschriebenes 'Erdgeschichte(n)buch' den Stresstest bestehen, im Biologieunterricht 14-jährige Schülerinnen und Schüler für 'Lebensspuren im Stein' zu begeistern? Dies kann eindeutig mit Ja beantwortet werden. Die ursprünglich in der Zeitschrift 'Biologie in unserer Zeit' veröffentlichten Artikel wurden gekonnt überarbeitet und Kompliziertes von kundiger Hand geordnet und interpretiert. Dabei ist ein singulär qualitätvolles, außergewöhnliches Buch entstanden. (...) Anschaulicher, fachlich fundierter und näher am interessierten Laien geht es nicht. Das Buch sollte in keiner Schul- und Universitätsbibliothek fehlen. Es wird im Leben jedes Lesers Spuren hinterlassen. Den erfahrenen Herausgebern sei vielmals gedankt! Junge Wissenschaft (09.02.2017) "Ein sehr empfehlenswertes, spannendes und dabei lehrreiches Fach- bzw. Sachbuch, mit dem interessierte Laien, Schüler und Studenten bestimmt viel Spaß haben werden." leser-welt.de (07.07.2014) "Den Herausgebern, dem Geologen P. Rothe, dem Biologen V. Storch und der BIUZ-Redakteurin C. von See, ist es gelungen, ein äußerst informatives und in der Form der Beiträge sehr einheitliches Werk vorzulegen (...)" Physik in unserer Zeit (01.05.2014) "Gern empfohlen." ekz Bibliotheksservice (31.03.2014) "Der Band lädt dazu ein, sich ein Bild von den verschiedenen Perioden der Erdgeschichte zu machen und auf spannenden Exkursionen längst vergangenen Lebenswelten Mitteleuropas zu begegnen.? RheinNeckarZeitung.de (08.03.2014) "Spannende Einblicke in längst vergangene Lebenswelten Mitteleuropas." Deutsche Behindertenzeitschrift (01.03.2014) "Einige Kapitel lesen sich fast wie eine spannende Detektivgeschichte." amazon.de / buecher.de (10.12.2013) "[E]in sehr anspruchsvolles, vielseitig brauchbares und gut lesbares Sachbuch." organisiert - Schriftenreihe des Museums für Naturkunde Chemnitz (01.12.2013)Table of ContentsVorwort VIII Peter Rothe, Volker Storch und Claudia von See 1 Exkurs Lebensspuren im Stein – und die Grundlagen, um sie zu verstehen 1 Peter Rothe 2 Die Wiege des Lebens Präkambrium 18 Ulf Linnemann, Mandy Hofmann 3 Exkurs Die Entstehung des Lebens auf der Erde 30 Volker Storch 4 Als das Leben "explodierte" und eine völlig neue Welt entstand Kambrium 38 Olaf Elicki 5 Überschwemmungen, eine Eiszeit und die Eroberung des Festlandes Ordovizium und Silur 50 Peter Rothe 6 Exkurs Ostseeküsten aus Meeresorganismen 60 Rolf Reinicke 7 Quastenflosser und Nacktpflanzen Devon 70 Peter Rothe 8 Mehr als "nur" Steinkohle Karbon 82 Andreas Braun 9 Farnwälder, Glutwolken und Salzwüsten Perm 92 Ronny Rößler 10 Eine lebensfeindliche Wüste oder doch mehr? Buntsandstein 106 Heinz-Gerd Röhling, Carmen Heunisch, Léa Grauvogel-Stamm 11 Mitten in der Trias Muschelkalk 118 Hans Hagdorn 12 Die Welt der ersten Dinosaurier Keuper 128 Edgar Nitsch 13 Lebensraum Jurameer Unterer und Mittlerer Jura 142 Edgar Nitsch, Matthias Franz 14 Karibische Verhältnisse in Deutschland Oberer Jura 154 Günter Schweigert 15 Ein Meer am Ende des Mesozoikums Kreide 166 Peter Frenzel, Mike Reich, Ekkehard Herrig 16 Exkurs Massenaussterben – die großen fünf und ihre Auslöser 178 Volker Storch 17 Grube Messel – ein Schaufenster in die Vergangenheit Tertiär: Eozän 186 Gerhard Storch 18 Subtropisches Leben in einem langen, schmalen Meer Tertiär: Oligozän 198 Peter Prinz-Grimm 19 Die Umrisse des heutigen Europas werden deutlich und früheste Vorfahren des Menschen erscheinen Tertiär: Miozän 208 Jens Lorenz Franzen 20 Exkurs Die Fossilgeschichte des Menschen 222 Ulrich Welsch 21 Exkurs Wie es zu Eiszeiten kommt 234 Peter Rothe 22 Klima und Tierwelt im Eiszeitalter Mitteleuropas Quartär: Pleistozän 238 Wighart v. Koenigswald 23 Paläo-Ökologie der Nordseeküste als Schlüssel zur Umweltgeschichte Quartär: Holozän 248 Karl-Ernst Behre 24 Exkurs Evolution im Spiegel von Landschaft und Architektur 258 Volker Storch, Hansjörg Küster Index 273

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Book SynopsisZukunft sichern durch Nachhaltigkeit? Bioverfahrenstechnik bedeutet einen wichtigen Schritt auf dem Weg dorthin. Sie ersetzt klassische chemische Syntheseverfahren durch nachhaltige biologische Verfahren und vereint unterschiedliche Gebiete aus dem naturwissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Bereich. Mit diesem Buch wird allen, die an der Entwicklung biotechnologischer Prozesse beteiligt sind, ein Werk an die Hand gegeben, das die einzelnen Aspekte der Bioverfahrensentwicklung darstellt und zu einem Gesamtbild zusammenfügt: Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie und Biochemie sowie die ingenieurtechnischen Bereiche Elektrotechnik, Informatik, Steuerungstechnik, Maschinenbau und Verfahrenstechnik - jeweils aus dem Blickwinkel der Verfahrensentwicklung betrachtet. Mit klaren, praxisorientierten Verfahrensbeispielen werden die beschriebenen Prozesse erklärt. Im Vordergrund stehen dabei Verfahren, die in der Industrie eine wichtige Rolle spielen. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, die bei der Entwicklung eines Verfahrens schon im Anfangsstadium eine entscheidende Rolle spielen, ist ein ganzes Kapitel gewidmet. Die zweite Auflage des Erfolgstitels von 2003 ist ein Muss für alle Studenten der Biotechnologie und Verfahrenstechnik und das ideale Nachschlagewerk für Ingenieure der Verfahrenstechnik, Biochemiker und Pharmazeuten. Stimmen zur 1. Auflage: 'Das Buch ist ein nützlicher Begleiter in der täglichen Praxis und kann sowohl als Lehrbuch wie auch als Nachschlagewerk verwendet werden.' BIO WORLD, Dr. C. Andretta 'Dieses Buch richtet sich an alle, die einen Beitrag zur Entwicklung eines biotechnologischen Prozesses leisten möchten. Es informiert sehr ausführlich über die Bioverfahrensentwicklung und ermöglicht, sich ein Gesamtbild zu verschaffen. Es ist auch als Lehrbuch für das Gebiet Bioverfahrenstechnik gut geeignet.' F & S (Filtrieren und Separieren)Trade Review"Mich als Student der Biotechnologie hat dieses Buch überzeugt. Es stellt den roten Faden zwischen den vielen zum Teil doch unterschiedlichen Disziplinen her...Alles in allem ein sehr empfehlenswertes Buch." Dirk Dägele, 6. Semester Biotechnologie an der Fachhochschule für Technik und Gestaltung, Mannheim Uni-Online "Das Buch ist ein nützlicher Begleiter in der täglichen Praxis und kann sowohl als Lehrbuch wie auch als Nachschlagewerk verwendet werden." BIO WORLD, Dr. C. Andretta "Dieses Buch richtet sich an alle, die einen Beitrag zur Entwicklung eines biotechnologischen Prozesses leisten möchten. Es informiert sehr ausführlich über die Bioverfahrensentwicklung und ermöglicht, sich ein Gesamtbild zu verschaffen. Es ist auch als Lehrbuch für das Gebiet Bioverfahrenstechnik gut geeignet." F & S "Alles in allem eignet sich dieses Buch bestens zur Vertiefung und Auffrischung des theoretischen und praktischen Wissens aus dem Bereich der Biotechnologie. Sowohl Studenten aus dem Hauptstudium der angewandten Naturwissenschaften als auch Ingenieuren mit langjähriger Berufserfahrung finden alles Wissenswerte in diesem Werk. Es kann durchaus als ein Standardwerk der angewandten Biotechnologie angesehen werden." Uni-Online "Im Großen und Ganzen vermittelt dieses Buch einen breiten Überblick über die relevanten Themen der Bioverfahrenstechnik...Allerdings erhält auch der unerfahrene Leser durch die gute Gliederung und die leichverständliche Schreibweise einen guten Überblick über die behandelten Themen, welche durch Schaubilder, Diagramme, Tabellen und mathematischen Formeln gut ergänzt werden." Patrick Heinemann Uni-Online "Das Lehrbuch ist ein sehr verständlich geschriebenes Werk, das die Komplexität der Bioverfahrensentwicklung sehr gut veranschaulicht und als Nachschlagewerk sehr gut geeignet ist...Das Lehrbuch ist all denen zu empfehlen, die Interesse an den Grundlagen eines verfahrenstechnischen Prozesses in der Biotechnologie haben und offen für mathematische Formeln sind." erscheint voraussichtlich in: Rundschau für Fleischhygiene und Lebensmittelüberwachung "Je weiter man im Buch fortschreitet, desto mehr Zusammenhänge sind zu erkennen und es entsteht ein abgerundetes Bild über die Entwicklung von Bioverfahren. Abschließend möchte ich sagen, dass für mich als Biologiestudentin die Storhas "Bioverfahrensentwicklung" jeden Cent ihres Preises wert ist und einen detaillierten, umfangreichen und trotzdem verständlichen Einblick bietet." Uni-onlineTable of ContentsDank für besondere Unterstützung bei der Neuauflage und bei der ersten Auflage V Vorwort zur ersten Auflage XIX Vorwort zur zweiten Auflage XXII Formelzeichenerklärung XXIII Indexerklärung XXIX Abkürzungsverzeichnis XXXIII 1 Leistungsfähigkeit der Bioverfahrenstechnik 1 1.1 Allgemeine Betrachtungen 1 1.2 Einsatzfelder und Produktgruppen 2 1.2.1 Leistungsdarstellung der Bioverfahrensentwicklung 3 1.2.2 Bioverfahrensentwicklung in der Nahrungsmittelindustrie 5 1.2.2.1 Vorrangige Vorteile der Bioverfahrensentwicklung 5 1.2.2.2 Zunehmende Bedeutung der Bioverfahrensentwicklung 6 1.2.2.3 Einsatzgebiete 6 1.2.2.4 Einsatz von genetisch veränderten Mikroorganismen in der Nahrungsmittelindustrie 8 1.2.3 Gentechnologie 18 1.3 Voraussetzungen für den Einsatz der Bioverfahrenstechnik 18 1.3.1 Aufgaben der Forschung und Entwicklung 18 1.3.2 Optimierung der Verfahrensoperationen 19 1.3.3 Harmonisierung der Arbeitsgruppen 21 1.3.4 Integrierter Umweltschutz – agierender Umweltschutz 22 1.4 Märkte und Marktanteile biotechnologischer Produkte 22 2 Arbeitsgebiete der Bioverfahrenstechnik 25 2.1 Einführende Betrachtungen 25 2.2 Stellung und Aufgaben der Mikrobiologie 26 2.2.1 Beschaffung und Auswahl eines potenziellen Produktionsstammes 27 2.2.1.1 Anreicherung und Isolierung 29 2.2.1.2 Screening 32 2.2.2 Stammentwicklung bzw. Stammverbesserung 34 2.2.3 Überproduktion von Metaboliten –Stammentwicklung durch Metabolic Engineering 38 2.2.4 Haltung und Führung von Produktionsstämmen 43 2.2.4.1 Gefriertrocknung (Lyophilisation) 43 2.2.4.2 Tiefkühllagerung und Gefrierkonservierung 44 2.3 Stellung und Aufgaben der Molekularbiologie 46 2.3.1 Gentechnischer Zugriff auf Stoffwechselwege 46 2.3.2 Gentechnische Übertragung von Synthesepotenzialen 49 2.3.3 Expressionssysteme 51 2.3.3.1 Transkriptionsbestimmende Elemente 54 2.3.4 Produktionssysteme für rekombinante Proteine 56 2.3.5 Vor- und Nachteile gängiger Expressionssysteme 66 2.4 Stellung und Aufgaben der Zellkulturtechnik 69 2.4.1 Grundlagen der Zellbiologie 71 2.4.1.1 Cytologie 71 2.4.1.2 Zellorganellen 74 2.4.1.3 Extrazelluläre Matrix 78 2.4.2 Zellkulturen und Zelllinien 79 2.4.2.1 Primärkultur und primäre (adhärente) Zelllinien 79 2.4.2.2 Kontinuierliche Zelllinien 80 2.4.2.3 Organkulturen 82 2.4.2.4 Adhärente Zellkulturen: Microcarrier 82 2.4.2.5 Adhärente Zellkulturen: Roller Bottles 84 2.4.2.6 Suspensionskulturen 84 2.4.3 Rekombinante Proteinexpression in Säugerzellen 85 2.4.3.1 Expressionsvektoren 86 2.4.3.2 Episomale Vektoren 91 2.4.3.3 Stabile Transfektion und Amplifikation 92 2.4.3.4 Klonierung 94 2.4.3.5 Kryokonservierung und Zellbänke 98 2.4.3.6 Transiente Transfektion 98 2.4.4 Grundlegende Labortechnik 99 2.4.4.1 Subkultivierung von Zellen 99 2.4.4.2 Kontamination 102 2.4.5 Monitoring von Zellkulturen 104 2.4.5.1 Zellzahl und Vitalität 106 2.4.6 Medien für die Zellkulturtechnik 108 2.4.6.1 Entwicklung der Säugerzellmedien 109 2.4.6.2 Serumhaltige Medien 111 2.4.6.3 Seren 111 2.4.6.4 Serumfreie Medien 112 2.4.6.5 Puffersysteme: Natriumhydrogencarbonat 114 2.4.6.6 Puffersysteme: 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinethansulfonsäure (HEPES) 115 2.4.6.7 Monitoring von Mediumsbestandteilen und Metaboliten 115 2.5 Stellung und Aufgaben der Biochemie 117 2.5.1 Merkmale von Stoffklassen und deren Eigenschaften 117 2.5.1.1 Aminosäuren 117 2.5.1.2 Proteine 119 2.5.1.3 Lipide 125 2.5.1.4 Kohlenhydrate 128 2.5.1.5 Nucleinsäuren 132 2.5.1.6 Vitamine/Coenzyme 134 2.5.2 Katabolische und anabolische Stoffwechselvorgänge 136 2.5.2.1 Enzymatische Katalyse 136 2.5.2.2 Regulation der Stoffwechselvorgänge 136 2.5.2.3 Untersuchung von Stoffwechselvorgängen 139 2.5.2.4 Stoffwechsel von Lipiden 140 2.5.2.5 Stoffwechsel von Proteinen und Aminosäuren 141 2.5.2.6 Stoffwechsel von Kohlenhydraten 144 2.5.3 Grundmechanismen der Energiegewinnung 148 2.5.3.1 Zentrale Rolle des Acetyl-CoA im Stoffwechsel 148 2.5.3.2 Tricarbonsäurecyclus und Oxidative Phosphorylierung 149 2.5.4 Stoffanalytik – Hilfe für das Downstream-Processing 151 2.5.4.1 Analytische Methoden der Biochemie 151 2.6 Informatik – Messen, Regeln und Steuern von Prozessen 153 2.6.1 Messgrößen – Einflussgrößen – Zielgrößen – Monitoring 155 2.6.1.1 Primärparameter 156 2.6.1.2 Sekundärparameter 158 2.6.1.3 Zuordnung der wichtigsten Prozessgrößen 166 2.6.1.4 Monitoring 167 2.6.1.5 Offline-Monitoring 174 2.6.1.6 Berechenbare Größen 176 2.6.2 Regelalgorithmen und Automatisierung 181 2.6.2.1 Regelkonzepte – Fuzzy-Logik, Prädikation, Neuronale Netze 181 2.6.2.2 Automatisierung und Automatisierungsgrad 184 2.6.3 Das Prozessleitsystem (PLS) 187 2.6.3.1 Anforderungen an das Prozessleitsystem 187 2.6.3.2 Beschreibung eines Prozessleitsystems 190 2.6.3.3 Aufbau von Steuerprogrammen 191 2.6.3.4 Menüanwahl/Programmablauf 192 2.6.4 Einführung in die Bioinformatik 195 2.6.4.1 Zum Begriff der Bioinformatik 195 2.6.4.2 Entwicklung der Bioinformatik 196 2.7 Stellung und Aufgaben der Verfahrenstechnik 197 2.7.1 Bedarf und Abbau von Mediumsbestandteilen 200 2.7.1.1 Bestandteile von Fermentationsmedien 200 2.7.1.2 Allgemeine Substratansprüche der Mikroorganismen 201 2.7.1.3 Substrate zur technischen Mikroorganismenzucht 203 2.7.1.4 Kohlenstoffquellen 203 2.7.1.5 Stickstoffquellen 204 2.7.1.6 Abbau und Verwertung der Substrate 205 2.7.1.7 Abbau von Proteinen und Nucleinsäuren 205 2.7.1.8 Abbau von Kohlenhydraten 207 2.7.1.9 Antibiotika und Induktoren 207 2.7.2 Versuchsplanung 208 2.7.2.1 Faktorielle Versuchsplanung 209 2.7.2.2 Statistische Versuchsplanung 211 2.7.2.3 Genetischer Algorithmus 216 2.7.3 Maßstabsübertragungsregeln 219 2.7.3.1 Grundsätzliches zur Ähnlichkeitstheorie 223 2.7.3.2 Modellgesetze 225 2.7.3.3 Verfahrenstechnische Primäraufgaben 227 2.7.3.4 Leistungsberechnung 230 2.7.3.5 Maßstabsvergrößerung von Rührwerkbioreaktoren 236 2.7.3.6 Synchronisierte Parallelfermentation 239 2.7.4 Bilanzierung und Transportmechanismen 243 2.7.4.1 Bilanzgleichungen 243 2.7.4.2 Transportvorgänge 245 2.7.4.3 Wärmeleitung 251 2.7.4.4 Stoff-, Wärme- und Impulstransport an Phasengrenzen 253 2.7.4.5 Wandlungsgeschwindigkeiten 255 2.7.4.6 Design von verfahrenstechnischen Apparaten 256 2.7.4.7 Umsatz, Ausbeute, Selektivität 266 2.7.5 Zufall und Statistik in der Verfahrenstechnik 267 2.7.6 Dimensionsanalyse 269 3 Mosaik der Bioverfahrensentwicklung 287 3.1 Verknüpfung aller Aufgabengebiete 289 3.2 Logistik 293 3.3 Einfluss auf die Ökologie 294 3.3.1 Bakterieller Aspekt 294 3.3.2 Stoffaspekte 298 3.4 Ringschlüssel 300 3.5 Behördenengineering: GMP-Richtlinien, Genehmigungsgrundlagen, Gesetze und Verordnungen 301 3.5.1 Allgemeine Informationen zu GMP 301 3.5.2 Planung, Ausrüstung und Layouten eines Wirkstoffbetriebes unter Maßgabe der Anforderungskataloge 302 3.5.3 Empfehlungen und Hilfestellungen zur Validierung 304 3.5.3.1 Begriffsdefinition und Zielsetzung 304 3.5.3.2 Qualifizierung 304 3.5.3.3 Durchführung 304 3.5.4 Gesetze zur Regelung der Planung und des Betriebs von bioverfahrenstechnischen Anlagen 306 3.5.4.1 Das Gentechnik-Gesetz und die Verwaltungsvorschriften (GentG, GenTSV) 307 3.5.4.2 Bau und Ausrüstung gem. Anh. III–V GenTSV zu den Sicherheitsstufen 1–4 310 3.5.4.3 Anhang IV und V 325 3.5.5 Wichtige Internetadressen 325 4 Bioreaktionstechnik in Laborgefäßen 327 4.1 Allgemeine Betrachtungen 327 4.2 Beschreibung des kleinsten Bioreaktors 330 4.2.1 Geometrische Zusammenhänge 330 4.2.2 Unterscheidung von Kolbenreaktoren hinsichtlich des Energieeintrags 333 4.3 Leistungseintrag in Kolbenreaktoren 334 4.3.1 Untersuchungen zum Schüttelkolben (SK) 334 4.3.2 Korrelationsgleichungen zur Berechnung der Leistungsdichte 338 4.3.3 Leistungseintrag in ein Becherglas 343 4.4 Sauerstofftransferraten (OTR) in Kolbenreaktoren 346 4.4.1 Sauerstoffeintrag in den Schüttelkolben 347 4.4.1.1 Korrelationsgleichungen zur Berechnung des Sauerstoffeintrages 347 4.4.1.2 Untersuchungen zum Sauerstoffeintrag in Schüttelkolben 349 4.4.1.3 Ähnlichkeitstheorie beim Schüttelkolben 351 4.4.2 Sauerstofftransfer im Magnetfischkolben (Glasflasche) 353 4.4.3 Ähnlichkeitstheorie beim gerührten System (Glasflasche) 355 5 Upstream-Processing 357 5.1 Lagerung und Logistik 357 5.2 Anmaischprozesse 362 5.3 Konditionierungsprozesse 363 5.4 Reinigungsprozesse (CIP, cleaning in place) 368 5.5 Sterilisationsprozesse (SIP, sterilization in place) 376 5.5.1 Allgemeines 376 5.5.2 Sterilfiltration 377 5.5.3 Chemische und enzymatische Sterilisation 377 5.5.4 Inaktivierung durch Strahleneinwirkung 379 5.5.5 Hitzesterilisation 379 5.5.5.1 Ermittlung der Inaktivierungskinetik 380 5.5.5.2 Modell für eine Mischkulturkinetik 383 5.5.5.3 Mediumskriterium 388 5.5.5.4 Sterilisationsarbeitsdiagramm und Scale-up 392 5.5.5.5 Kontinuierliche Sterilisation (Durchlaufsterilisation) 395 5.6 Virusinaktivierung bei Pharmazeutika 401 6 Stoffumwandlung 405 6.1 Bildung der Biokatalysatoren (Zellwachstum) 405 6.1.1 Vermehrungsmechanismen 405 6.1.2 Phasen der Biokatalysatorbildung (Zellwachstum) 409 6.1.3 Modelle zur Beschreibung des Wachstums 412 6.1.3.1 Nicht strukturierte, verteilte Modelle 413 6.2 Beschreibung der Produktbildung 420 6.2.1 Allgemeines 420 6.2.2 Produktbildungsraten 424 6.3 Enzymkatalysierte biotechnologische Reaktionen 425 6.3.1 Inhibierung von Enzymen (Enzymhemmung) 427 6.3.1.1 Kompetitive Inhibierung 427 6.3.1.2 Unkompetitive Inhibierung 427 6.3.1.3 Nichtkompetitive Hemmung 428 6.3.1.4 Substratinhibierung 428 6.3.1.5 Allosterische Inhibierung (Hemmung) 428 6.3.2 Homogene Enzymkatalyse 428 6.3.2.1 Auslegung einer Enzymreaktion: Bestimmung der Enzymanfangsmenge 429 6.3.3 Heterogene Enzymkatalyse 431 6.3.3.1 Zylindrische Einzelpore 432 6.4 Sauerstoffversorgung eines Mycel-Pellets 437 6.5 Modellierung und Simulation 439 6.5.1 Voraussetzungen 439 6.5.2 Experimentalmethoden und Simulation auf einem PC/MAC 441 6.5.2.1 Batch-Fermentation 441 6.5.2.2 Fed-Batch-Fermentation 442 6.5.3 Stabilitätsprüfung von Gleichgewichtspunkten 444 6.5.3.1 Berechnung der Eigenwerte 446 6.5.3.2 Dynamisches Modell 449 7 Downstream-Processing 453 7.1 Mechanische Trennung 453 7.1.1 Filtration – Mikrofiltration 454 7.1.1.1 Aufgaben- und Funktionsprinzipien 454 7.1.1.2 Verfahrens- und Betriebsweisen 455 7.1.1.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 458 7.1.1.4 Bauarten der einzelnen Typen 477 7.1.1.5 Auswahlkriterien, Einsatzbeispiele, Auslegungsbeispiele 480 7.1.2 Sedimentation 480 7.1.2.1 Aufgaben- und Funktionsprinzipien 480 7.1.2.2 Verfahrens- und Betriebsweisen 480 7.1.2.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 480 7.1.2.4 Bauarten von Sedimentationsanlagen 482 7.1.3 Flotationsprinzip 483 7.1.4 Zentrifugation 486 7.1.4.1 Aufgaben und Funktionsprinzipien 486 7.1.4.2 Verfahrens- und Betriebsweisen 486 7.1.4.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 487 7.1.4.4 Bauarten der einzelnen Typen 488 7.1.5 Ultraschallseparation 489 7.2 Zerteilung von Stoffen 493 7.2.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 493 7.2.1.1 Aufgabe der Desintegration 495 7.2.1.2 an den Zellaufschluss 496 7.2.2 Verfahren und Betriebsweisen 496 7.2.2.1 Aufschlussmethoden 497 7.2.2.2 Desintegration mittels Druckentspannung im Hochdruckhomogenisator (HDH) 497 7.2.2.3 Desintegration durch Prall-Druck-Zerkleinerung in einer Rührwerkskugelmühle (RKM) 498 7.2.2.4 Prinzip der Prall-Druck-Zerkleinerung 498 7.2.2.5 Einflussgrößen auf die Desintegration in der Rührwerkskugelmühle 499 7.2.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 500 7.2.3.1 Allgemeine Betrachtungen 500 7.2.3.2 Aufschlussgrad bei der Desintegration 501 7.2.3.3 Homogenisationsdruckdifferenz Dp 501 7.2.3.4 Zulaufkonzentration 502 7.2.3.5 Temperatur 503 7.2.3.6 Auslegung des Hochdruckhomogenisators 503 7.2.3.7 Rührelementeumfangsgeschwindigkeit 504 7.2.3.8 Größe der Mahlkörper 506 7.2.3.9 Dichte der Mahlkörper rMK 507 7.2.3.10 Mahlkörperfüllgrad 507 7.2.3.11 Design von Rührwerk und Mahlraum 508 7.2.3.12 Volumenstrom 508 7.2.3.13 Zulaufkonzentration und Temperatur 509 7.2.3.14 Auslegung der Rührwerkskugelmühle 509 7.2.4 Bauarten von Zerkleinerern 510 7.2.4.1 Hochdruckhomogenisatoren 510 7.2.4.2 Bauprinzip 512 7.2.5 Auswahlkriterien, Beispiele 512 7.2.5.1 Allgemeiner Überblick über Zerkleinerungstechniken 512 7.2.5.2 Praktische Beispiele zum Zellaufschluss 513 7.3 Vereinigung von Stoffen 513 7.3.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 513 7.3.2 Verfahren und Betriebsweisen 518 7.3.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 518 7.3.4 Bauarten von Mischsystemen 523 7.3.5 Auswahlkriterien, Beispiele 524 7.4 Wärmeübertragung 526 7.4.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 526 7.4.2 Verfahren und Betriebsweisen 528 7.4.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 528 7.4.4 Bauarten von Wärmeaustauschern 535 7.4.5 Auswahlkriterien, Beispiele 537 7.5 Thermische Trennung – Destillation, Rektifikation 538 7.5.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 538 7.5.2 Verfahren und Betriebsweisen 539 7.5.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 543 7.5.4 Bauarten von Destillations- und Rektifikationsapparaten 548 7.5.5 Auswahlkriterien, Beispiele 550 7.6 Absorption 552 7.6.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 552 7.6.2 Verfahren und Betriebsweisen 553 7.6.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 555 7.6.4 Bauarten von Absorbern 561 7.6.5 Auswahlkriterien, Beispiele 562 7.7 Adsorption 563 7.7.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 563 7.7.2 Verfahren und Betriebsweisen 565 7.7.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 567 7.7.4 Bauarten von Adsorbern 569 7.7.5 Auswahlkriterien, Beispiele 570 7.8 Extraktion 571 7.8.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 571 7.8.2 Verfahren und Betriebsweisen 572 7.8.2.1 Wässriges Zweiphasensystem 576 7.8.2.2 Hochdruck-Mehrphasengleichgewichte 577 7.8.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 578 7.8.4 Bauarten von Extraktoren 582 7.8.5 Auswahlkriterien, Beispiele 583 7.9 Kristallisation 584 7.9.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 584 7.9.2 Verfahren und Betriebsweisen 585 7.9.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 588 7.9.4 Bauarten von Kristallisatoren 591 7.9.5 Auswahlkriterien 593 7.10 Trocknung 593 7.10.1 Aufgaben- und Funktionsprinzipien 593 7.10.1.1 Einführung 593 7.10.1.2 Funktionsprinzipien 594 7.10.1.3 Allgemeine Literaturhinweise zur Trocknungstechnik 596 7.10.2 Verfahrens- und Betriebsweisen 596 7.10.2.1 Konvektionstrocknung 596 7.10.2.2 Kontakttrocknung 597 7.10.2.3 Gefriertrocknung 597 7.10.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 597 7.10.3.1 Grundlagen 597 7.10.3.2 Vakuumkontakttrocknung 598 7.10.3.3 Konvektive Trocknung 599 7.10.3.4 Scale-up-Methoden und Produkteigenschaften 600 7.10.4 Bauarten von Trocknern 601 7.10.4.1 Einleitende Bemerkungen 601 7.10.4.2 Konvektive Trockner 601 7.10.4.3 Kontakttrockner 605 7.10.5 Auswahlkriterien, Vorgehen und Auslegung 607 7.10.5.1 Auswahlkriterien 607 7.10.5.2 Vorgehen bei der Verfahrensentwicklung 607 7.10.5.3 Scale-up über charakteristische Größen 608 7.11 In-vitro-Refolding 609 7.11.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 609 7.11.1.1 Gründe für Refolding 612 7.11.2 Verfahren und Betriebsweisen 614 7.11.2.1 Der Verlauf einer In-vitro-Renaturierung 614 7.11.3 Berechnungs- und Auslegungsdaten 616 7.11.3.1 Kinetische Konkurrenz zwischen Faltung und Aggregation 616 7.11.3.2 Molekulare Chaperone 616 7.11.3.3 Synthetische Faltungshilfsmittel 618 7.11.3.4 Konformationsspezifische Liganden 619 7.11.3.5 Lösungsmittelzusätze (Cosolvents) 620 7.11.3.6 In-vitro-Protein-(Rück-)faltung 621 7.11.4 Bauarten von Refolding-Operationen 623 7.11.5 Einige Aspekte aus kommerziellen Verfahren 624 7.12 Proteinaufreinigung und Chromatographie 625 7.12.1 Aufgaben und Funktionsbeschreibung 626 7.12.2 Verfahren und Betriebsweisen 627 7.12.2.1 Adsorptionschromatographie 629 7.12.2.2 Ionenaustauschchromatographie 630 7.12.2.3 Gelchromatographie (Gelfiltration) 632 7.12.2.4 Affinitätschromatographie 634 7.12.2.5 Verteilungschromatographie 635 7.12.2.6 Reverse-Phase-Chromatographie (RPC) 636 7.12.2.7 Elutionsvolumen 639 7.12.3 Betrieb von Chromatographieanlagen 639 7.12.4 Berechnungs- und Auslegungsdaten 640 7.12.5 Bauarten von Chromatographieanlagen 643 7.12.6 Auswahlkriterien, Beispiele 650 8 Integrierte Prozesse und Verfahrensentwicklung 653 8.1 Aufbau und Darstellung eines Prozesses 653 8.2 Vorgehensweise bei der Verfahrensentwicklung 660 8.2.1 Phasen der Bioverfahrensentwicklung 660 8.2.2 Miniplant-Technologie 662 8.2.3 Auswahl der Prozessführung 667 8.3 Sicherheitsaspekte bei der Verfahrensentwicklung 673 8.3.1 Nutzen und Gefahren der Gentechnologie 673 8.3.2 Sicherheitsbetrachtung 675 8.3.2.1 Konzept einer Sicherheitsbetrachtung 676 8.3.2.2 Sicherheitsbetrachtung in Form von Störfallszenarien 681 8.4 Prozessintegrierter Umweltschutz 684 8.4.1 Definition des Prozessintegrierten Umweltschutzes 684 8.4.2 Wärmeverbund als Integrationselement 685 8.4.3 Prozesstechnische Integrationselemente 689 8.4.3.1 Recycling als Umweltschutzmaßnahme 689 8.4.3.2 Abwasserentsorgung 690 8.4.3.3 Abgasbehandlung 691 9 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen 695 9.1 Methoden zur Kostenanalyse eines Verfahrens 695 9.1.1 Strukturen von Kostenschätzungsmethoden 695 9.1.2 Produktionskostenschätzung 699 9.2 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mittels Short-cut-Methoden 707 9.2.1 Möglicher Aufbau einer Short-cut-Methode 707 9.2.2 Ermittlung der Ausgangssubstanzmengen 710 9.2.3 Entsorgungsbilanz 711 9.2.4 Abschätzung des Energiebedarfes 711 9.2.4.1 Abschätzung des Dampfbedarfes 711 9.2.4.2 Abschätzung des Strombedarfes 712 9.2.4.3 Abschätzung des Kühlwasserbedarfes 713 9.2.5 Personalplanung 714 9.2.6 Short-cut-Apparateauslegung zur Apparatekostenschätzung 715 10 Verfahrensbeispiele 721 10.1 Einleitung 721 10.2 Allgemeine Prozessschemata 724 10.2.1 Upstream- und Reaktionsmodule 724 10.2.2 Produktion eines gelösten, extrazellulär exprimierten Produktes 728 10.2.3 Produktion eines gelösten, intrazellulär exprimierten Produktes 731 10.2.4 Produktion eines ungelösten, intrazellulär exprimierten Produktes 732 10.2.5 Produktion eines ungelösten, extrazellulär exprimierten Produktes 736 10.3 Auslegungsbeispiel: b-Galactosidase 737 10.3.1 Fermentative Herstellung von b-Galactosidase 738 10.3.1.1 Prozessbegleitendes Monitoring 744 10.3.1.2 Sauerstoffaufnahmerate (OUR), CO2-Bildungsrate (CPR) und Respirationskoeffizient (RQ) über Fermentationszeit 750 10.3.1.3 Bestimmung der maximalen spezifischen Wachstumsrate μmax 752 10.3.1.4 Berechnung der Ertragskoeffizienten 752 10.3.1.5 Berechnung des kL·a-Wertes 753 10.3.1.6 Diskussion der Ergebnisse und Fehlerdiskussion 754 10.3.2 Aufarbeitung der fermentativ gewonnenen b-Galactosidase 755 10.3.2.1 Ernte und Abtrennung der Biomasse 756 10.3.2.2 Zellaufschluss 757 10.3.2.3 Extraktion 759 10.3.2.4 Aufkonzentrierung 761 10.3.2.5 Gelchromatographie 762 10.3.2.6 Ermittlung der Gesamtausbeute 763 10.3.3 Wirtschaftlichkeit 763 10.3.3.1 Apparate- und Maschinenauslegung 765 10.3.3.2 Energiebetrachtungen 785 10.3.3.3 Strom 786 10.3.3.4 Ermittlung des Kühlwasserbedarfs 789 10.3.3.5 Ermittlung der Stoffströme 791 10.3.3.6 Ermittlung der Abwasserstoffströme 791 10.3.3.7 Apparateliste mit Ermittlung der Investitionen 791 10.3.3.8 Ergebnisdarstellung 795 10.3.3.9 Diskussion 795 Stichwortverzeichnis 809

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Book SynopsisKompakt und »verdammt clever« auf den Punkt gebracht - so gelingt mit diesem klar strukturierten Lehrbuch der optimale Einstieg in die Grundlagen der Chemie. Nicht nur für angehende Chemiker, Biochemiker und Chemieingenieure, sondern auch für alle Studierenden der Lebenswissenschaften, Medizin und Pharmazie ist die allgemeine Chemie Voraussetzung für das Verstehen von Sachverhalten benachbarter wissenschaftlicher Disziplinen. Mit dem Blick aufs Wesentliche gerichtet, sind alle prüfungsrelevanten Lerninhalte wie der Aufbau des Periodensystems, Bindungskonzepte, Säure-Base und Redoxreaktionen und vieles mehr äußerst verständlich erklärt und abgedeckt. Dabei unterstützen besondere Textelemente Ihren Lernerfolg: * Für inhaltliche Orientierung sorgen optisch hervorgehobene Schlüsselthemen am Kapitelanfang. * Das Wichtigste wird kurz und prägnant in Definitionen und Merksätzen zusammengefasst. * Beispiele helfen beim Anwenden des Lernstoffs. * Ideale Hilfe beim Nachschlagen von relevanten Stichworten und Begriffen bietet ein Glossar. * Wissenstest und Prüfungsvorbereitung: Aufgaben mit Lösungen helfen ungemein beim eigenständigen Überprüfen des Gelernten.Trade Review"ein gelungenes Werk" uni-online.de (18.02.2013) "eine gute Alternative zu den sonst sehr dicken Standardlehrwerken" uni-online.de (08.01.2013) "für den Einstieg ins Lernen ist das Buch [...] sehr gut zu gebrauchen" uni-online.de (12.12.2012) "ein geniales Buch für den Einstieg und zum Üben - das dabei auch noch Spaß bereitet! uni-online.de (29.11.2012) "komprimierte Abhandlung der wichtigsten Prüfungsinhalte" Pharmazeutische Zeitung (01.11.2012)Table of ContentsVorwort VII Abkürzungen IX 1 Atombau 1 1.1 Der Aufbau des Atoms 1 1.2 Das Periodensystem der Elemente PSE 8 1.3 Was sagt uns das Periodensystem der Elemente? 14 1.4 Die Reaktivität der Elemente 18 1.4.1 Stabile Oxidationszahlen der Elemente 20 1.5 Der Magnetismus 23 1.5.1 Temperaturabhängigkeit des Magnetismus 24 2 Stöchiometrie 27 2.1 Die chemische Formel 27 2.2 Reaktionsgleichung 30 2.3 Lösungen 34 2.4 Gase 36 3 Bindungen 39 3.1 Die metallische Bindung 40 3.2 Die ionische Bindung 45 3.2.1 Natriumchlorid 46 3.2.2 Cäsiumchlorid 47 3.2.3 Calciumfluorid 48 3.3 Die kovalente Bindung 49 3.3.1 Die Valenzbindungs- (VB-)Theorie 50 3.3.2 Die Molekülorbital- (MO-)Theorie 53 3.4 Die Donorbindung 58 3.5 Strukturen von Hauptgruppenverbindungen 59 3.6 Hypervalente Verbindungen 63 4 Redoxchemie 71 4.1 Ermittlung der Oxidationszahlen 72 4.2 Stabilität von Oxidationszahlen 76 4.3 Aufstellen von Redoxgleichungen 80 4.4 Beispiele für Redoxreaktionen 82 5 Säuren und Basen 87 5.1 Die Säuredefinition nach Brønsted 88 5.1.1 Säurestärke 89 5.1.2 Mehrprotonige Säuren 92 5.1.3 Puffer und Puffergleichgewichte 93 5.1.4 Protonen transferierende Lewis-Säuren 98 5.2 Indikatoren 99 5.3 Die Säuredefinition nach Lewis 102 5.3.1 Koordinationschemie 103 5.3.2 Ligandenstärke 106 5.3.3 Stärke der Lewis-Säure 107 5.3.4 Das HSAB-Konzept 110 5.3.5 Beispiele für Lewis-Säuren 112 6 Ligandenfeldtheorie 117 6.1 Entstehung des Ligandenfelds 118 6.2 High-Spin- und Low-Spin-Komplexe 120 6.3 Der quadratisch-planare Komplex 123 6.4 Der Jahn-Teller-Effekt 125 7 Spezielle Koordinationschemie 129 7.1 Stabilität von Koordinationsverbindungen 129 7.2 Der Chelateffekt 131 7.3 Katalyse 132 7.4 Die Koordinationschemie des Protons 135 8 Chiralität 147 8.1 Zentrale Chiralität 148 8.2 Axiale Chiralität 156 8.3 Planare Chiralität 158 8.4 Helikale Chiralität 159 8.5 Prochirale Verbindungen 162 8.6 Die Bedeutung der Chiralität 163 A Kurz erklärt 167 B Richtig gelöst 197 Index 213

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Book SynopsisEndlich keine schlaflosen Nächte mehr für alle Studenten der Bio- und Umweltwissenschaften, die genau wissen, dass ihr Studium ohne fundierte Statistikkenntnisse undenkbar ist. Als hilfreiches Mittel gegen das "Angstfach" Statistik ist der internationale Bestseller "Statistics for Terrified Biologists" endlich ins Deutsche übersetzt worden. Der Autoren Helmut van Emden gelingt es, eine leicht verdauliche und doch fundierte Grundlage der Statistik für die Biowissenschaften zu kreieren. Michael Knorrenschild, ein Mathematiker mit viel Lehrerfahrung übersetzte und adaptierte das Buch für die deutsche Studienrealität.Trade Review"Sehr sorgfältig und schrittweise werden die Voraussetzungen für parametrische Tests und Varianzanalyse diskutiert, ebenso wie die Wahl geeigneter Verfahren für die Versuchsplanung. Die realitätsnahen Übungsaufgaben sind mit ausführlichen Lösungen versehen." Ekz (KW11, 2015)Table of ContentsVorwort XI 1 Zum Gebrauch dieses Buches 1 1.1 Einführung 1 1.2 Der Text in den Kapiteln 1 1.3 Was Sie bei auftretenden Problemen tun sollten 2 1.4 Wichtig zu wissen 3 1.5 Zahlenbeispiele im Text 3 1.6 Die Kästen 3 1.7 Wissen testen 4 1.8 Noch einmal in Kürze 4 1.9 Warum überhaupt das Ganze? 4 1.10 Mehr zumThema 6 2 Einführung 7 2.1 Was ist Statistik? 7 2.2 Schreibweisen 8 2.3 Schreibweisen für die Mittelwertberechnung 10 3 Streuung zusammengefasst 11 3.1 Einführung 11 3.2 Verschiedene Größen für Streuung 12 3.2.1 Wertebereich 12 3.2.2 Gesamtabweichung 12 3.2.3 Mittlere Abweichung 13 3.2.4 Varianz 14 3.3 Warum n − 1? 15 3.4 Warum quadrierte Abweichungen? 16 3.5 Die Standardabweichung 17 3.6 Das nächste Kapitel 19 3.7 Wissen testen 19 4 Summen von verschiedenen Quadraten 21 4.1 Einführung 21 4.2 Mit Rechenmaschinen geht die Berechnung der Summen von Quadraten schneller 22 4.2.1 Addierte Quadrate 22 4.2.2 Der Korrekturfaktor 22 4.3 Vorsicht vor Verwirrung mit dem Ausdruck „Summe der Quadrate“ 23 4.4 Wissen testen 24 5 Die Normalverteilung 25 5.1 Einführung 25 5.2 Häufigkeitsverteilungen 25 5.3 Die Normalverteilung 26 5.4 Wie viel Prozent entsprechen einer Standardabweichungseinheit? 28 5.5 Sind die Prozentwerte immer die gleichen? 28 5.6 Andere vergleichbare Skalen aus dem Alltag 30 5.7 Die Standardabweichung als Schätzung der Häufigkeit des Auftretens einer Zahl in einer Stichprobe 30 5.8 Von Prozenten zuWahrscheinlichkeiten 31 6 Die Relevanz der Normalverteilung bei biologischen Daten 35 6.1 Wiederholung 35 6.2 Ist unsere beobachtete Verteilung normal? 36 6.3 Was kann man tun, wenn die Verteilung zweifellos nicht normal ist? 38 6.3.1 Transformation 38 6.3.2 Gruppieren von Stichproben 40 6.3.3 Einfach nichts tun! 40 6.4 Wie viele Stichproben brauchen wir? 40 6.4.1 Faktoren, die die Anzahl der nötigen Stichproben beeinflussen 41 6.4.2 Die Berechnung der nötigen Stichprobenanzahl 41 7 Weitere Berechnungen zur Normalverteilung 43 7.1 Einführung 43 7.2 Ist „A“ größer als „B“? 44 7.3 Die Messlatte für die Entscheidung 44 7.4 Herleitung des Standardfehlers einer Differenz zweier Mittelwerte 46 7.4.1 Schritt 1: Von der Varianz der Einzelwerte zur Varianz der Mittelwerte 47 7.4.2 Schritt 2: Von der Varianz der Einzelwerte zur Varianz der Differenzen 49 7.4.3 Schritt 3: Kombination von Schritt 1 und Schritt 2; der Standardfehler der Differenz der Mittelwerte (SFDM) 51 Helmut F. van Emden: Statistik ohne Albträume — 2014/10/8 — page VII — le-tex 7.4.4 Zusammenfassung der Berechnung des SFDM aus der Varianz der Einzelwerte 52 7.5 Die Bedeutung des Standardfehlers der Differenz zweier Mittelwerte 53 7.6 Zusammenfassung 53 7.7 Wissen testen 57 8 Dert-Test 59 8.1 Einführung 59 8.2 Das Prinzip des t-Tests 60 8.3 Der t-Test in statistischen Begriffen 61 8.4 Warum t? 61 8.5 Tabellen für die t-Verteilung 62 8.6 Der Standard-t-Test 65 8.7 Der t-Test für Mittelwerte bei ungleichen Varianzen 70 8.8 Der gepaarte t-Test 76 8.9 Wissen testen 82 9 Einseitig oder zweiseitig? 83 9.1 Einführung 83 9.2 Warum ist die Varianzanalyse mit dem F-Test zweiseitig? 83 9.3 Der zweiseitige F-Test 84 9.4 Wievielseitig ist nun der t-Test? 85 9.5 Fazit zur Frage einseitig oder zweiseitig 86 10 Varianzanalyse –Was ist das?Wie geht das? 87 10.1 Einführung 87 10.2 Summen derAbweichungsquadrate in derVarianzanalyse 88 10.3 Ein fiktives Zahlenbeispiel zur Analyse mit Anova 88 10.4 Die Tabelle für die Summe der Abweichungsquadrate 90 10.5 Die Aufteilung der Streuung in Tabelle C mit Anova 90 10.6 Die Beziehung zwischen t undF 99 10.7 Einschränkungen bei der Varianzanalyse 101 10.8 Vergleich zwischen Gruppenmittelwerten in der Varianzanalyse 104 10.9 Der kleinste signifikante Unterschied (LSD) 106 10.10 EineWarnung zum Gebrauch des kleinsten signifikanten Unterschieds 108 11 Versuchsplanung zur Varianzanalyse 113 11.1 Einführung 113 11.2 Volle Randomisierung 114 11.3 Randomisierte Blöcke 118 11.4 Unvollständige Blöcke 124 11.5 Lateinische Quadrate 126 11.6 Split-Plot-Pläne 135 11.7 Wissen testen 136 12 Einführung in die faktorielle Versuchsplanung 139 12.1 Was ist ein faktorieller Versuch? 139 12.2 Interaktion 141 12.3 Wie verändert ein faktorieller Versuch die Form der Varianzanalyse? 145 12.4 Summen der Abweichungsquadrate für Interaktionen 147 13 Zweifaktorielle Versuche 149 13.1 Einführung 149 13.2 Ein Beispiel für einen 2-Faktor-Versuch 149 13.3 Analyse des 2-Faktor-Versuchs 150 13.4 Zwei wichtige Punkte zur Erinnerung, bevor es ans nächste Kapitel geht 157 13.5 Analyse von faktoriellen Versuchen mit uneinheitlicher Anzahl Wiederholungen 157 13.6 Wissen testen 161 14 Faktorielle Versuche mitmehr als zwei Faktoren (kann bei Bedarf übersprungenwerden) 163 14.1 Einführung 163 14.2 Verschiedene „Ordnungen“ von Interaktion 164 14.3 Beispiel für einen 4-Faktor-Versuch 165 14.4 Wissen testen 184 15 Faktorielle Versuchemit Split-Plots 187 15.1 Einführung 187 15.2 Herleitung des Split-Plot-Plans aus dem randomisierten Versuchsplan 188 15.3 Freiheitsgrade in der Split-Plot-Analyse 191 15.4 Ein Zahlenbeispiel für einen Split-Plot-Versuch mitsamt Analyse 194 15.5 Vergleich von Split-Plot- und randomisierten Block-Plan 199 15.6 Anwendungen von Split-Plot-Plänen 202 15.7 Wissen testen 204 16 Der t-Test in der Varianzanalyse 205 16.1 Einführung 205 16.2 KurzeWiederholung aus relevanten früheren Abschnitten 206 16.3 Test auf kleinsten signifikanten Unterschied 207 16.4 Mehrfachreihentests 208 16.5 Das Testen von Differenzen zwischen Mittelwerten 213 16.6 Darstellung der Testergebnisse auf Unterschiede zwischen Mittelwerten 215 16.7 Die Analyse der Versuchsergebnisse mit Varianzanalyse in den Kapiteln 11 bis 15 216 16.8 Wissen testen 226 17 Lineare Regression und Korrelation 229 17.1 Einführung 229 17.2 Ursache undWirkung 230 17.3 Weitere Fallstricke, die nur auf Sie warten 230 17.4 Regression 235 17.5 Unabhängige und abhängige Variablen 236 17.6 Der Regressionskoeffizient b 236 17.7 Berechnung des Regressionskoeffizienten b 238 17.8 Die Regressionsgleichung 244 17.9 Ein durchgerechnetes Beispiel mit realen Daten 245 17.10 Korrelation 253 17.11 Verallgemeinerungen der Regressionsanalyse 256 17.11.1 Nichtlineare Regression 258 17.11.2 Mehrfache lineare Regression 260 17.11.3 Mehrfache nichtlineare Regression 261 17.11.4 Kovarianzanalyse 262 17.12 Wissen testen 265 18 Chi-Quadrat-Tests 267 18.1 Einführung 267 18.2 Wann χ2 und wann nicht 268 18.3 Das Problem niedriger Häufigkeiten 269 18.4 Yates’ Kontinuitätskorrektur 269 18.5 Der χ2-Anpassungstest 270 18.6 Der χ2-Unabhängigkeitstest 279 18.7 Wissen testen 284 19 Nichtparametrische Methoden – was ist das? 287 19.1 Klarstellung 287 19.2 Einführung 288 19.3 Vor- und Nachteile der beiden Varianten 289 19.4 Einige Beispiele für die Datenorganisation in nichtparametrischen Tests 291 19.5 Die wesentlichen verfügbaren nichtparametrischen Methoden 294 Anhang A Wie vieleWiederholungen? 297 A.1 In diesem Kapitel 297 A.2 Die Konzepte dahinter 297 A.3 „Simple“ Berechnung der Anzahl der notwendigen Wiederholungen 301 A.4 Genauere Berechnung der Anzahl der notwendigen Wiederholungen 302 A.5 Wie man das Gegenteil beweist 304 Anhang B Statistische Tabellen 305 Richtig gelöst 315 Mehr zum Thema 333 Stichwortverzeichnis 335

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Book SynopsisThe book "Drug Selectivity - An Evolving Concept in Medicinal Chemistry" provides a current overview and comprehensive compilation for medicinal chemists that discusses the effects of aiming for multiple targets on the entire drug development process. The result is a broad survey of current and future strategies for drug selectivity in medicinal chemistry with theoretical but also practical aspects. Different strategies are presented and evaluated, such as various design approaches, merged multiple ligands, discovery technologies and a broad range of successful examples of unselective drugs taken from all major disease areas. With its wide-ranging view of an emerging new paradigm in drug development, this handbook is of prime importance for every medicinal and pharmaceutical chemist.Trade ReviewIn summary, this is a very good and valuable book for graduate students as well as medicinal chemists in academia and pharmaceutical companies. Readers will find many interesting chapters, some of which are more oriented to experts, while others are well suited for beginners. I recommend this book to those working in the field of medicinal chemistry, or even pharmacology, who have a particular interest in selective and selectively nonselective drugs. (Prof. Antonio Macchiarulo, ChemMedChem 19/2018)Table of ContentsPART I. INTRODUCTION Polypharmacology in Drug Discovery PART II. SELECTIVITY OF MARKTETED DRUGS Kinase Inhibitors New Indications for Marketed Drugs Discovery Technologies of New Indications PART III. FIXED-DOSE COMBINATIONS The Growing Market of Fixed-Dose Combinations PART IV. UNSELECTIVE DRUGS IN DRUG DISCOVERY The Growing Importance of Individualising Drugs Drug Discovery Strategies for the Generation of Multi-Target Ligands against Neglected Tropical Diseases Designing-In Approach The Linker Approach (Drug-Conjugates) Merged Multiple Ligands Pharmacophore Generation of Multiple Ligands Cellular Assays PART V. THERAPEUTIC AREAS FOR DESIGNED MULTIPLE LIGANDS 5HT Transporter-Based Multiple Ligands for Depression Multiple Ligands Targeting the Angiotensin System for Hypertension PPAR-Based Multiple Ligands for Metabolic Disease Antibiotics Multiple Ligands in Cancer Therapy Multiple Ligands in Neurodegenerative Diseases

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Book SynopsisProfessor Wolfgang Haber ist Vorkämpfer und seit vier Jahrzehnten wichtigster Exponent des Natur- und Landschaftsschutzes in Deutschland. In dieser umfassenden und aktuellen Übersicht setzt er sich kritisch mit der Wechselbeziehung zwischen landwirtschaftlicher Nutzung und dem Schutz von ländlichen Lebensräumen auseinander. Getreu seinem Credo, dass es eine nicht umweltbelastende Landwirtschaft nicht geben kann, entwirft Haber das Leitbild einer multifunktionalen Landwirtschaft – mit einer differenzierten Boden- und Landnutzung, die den Zielen der Erzeugung hochwertiger und sicherer Nahrung ebenso verpflichtet ist wie der Erhaltung der ländlichen Kulturlandschaft und ihrer vielfältigen Biotope. In einem Spannungsbogen vom Beginn der Landwirtschaft im Neolithikum bis hin zur heutigen staatlich gelenkten Agrarindustrie zeichnet er Entwicklungen und Prozesse nach, die unsere heutige Kulturlandschaft geformt haben und analysiert deren Einfluss auf Nachhaltigkeit der Landnutzung, biologische Vielfalt und Leistungsfähigkeit der Ökosysteme von Ackerland, Grünland und Sonderkulturen wie Obst- und Weinbau. Zahlreiche Fallbeispiele aus Deutschland, Österreich und der Schweiz sowie eine Vielzahl von aktuellen Daten runden das Werk ab und liefern wertvolles Material für eine sachliche Auseinandersetzung mit einem Thema, welches völlig zu Recht immer stärker in den öffentlichen Diskurs Eingang findet.Trade Review"Das Buch vermittelt fundiert und auf aktuellste Daten gestützt die historische Entwicklung der Landwirtschaft vom Neolithikum bis zur heutigen Agrarindustrie und zeigt Entwicklungen und Prozesse auf, die die heutige Kulturlandschaft über Jahrtausende geformt haben." Allgemeines Ministerialblatt (Februar 2015) "In diesem Buch vermittelt der Autor fundiert und auf aktuellste Daten gestützt die historische Entwicklung der Landwirtschaft vom Neolithikum bis zur heutigen Agrarindustrie und zeigt Entwicklungen und Prozesse auf, die unsere heutige Kulturlandschaft über Jahrtausende geformt haben." B&B Agrar (01.07.2014) "Wolfgang Haber, Vorkämpfer und prominentester Exponent des Naturschutzes in Deutschland, analysiert anhand zahlreicher Fallbeispiele die Prozesse, die unsere heutige Kulturlandschaft geformt haben, und deren Einflüsse auf die landwirtschaftlichen Ökosysteme." AOL-Bücherbrief (01.07.2014) "Im jetzt veröffentlichten Werk zu "Landwirtschaft und Naturschutz" steckt nebst enorm viel Wissen aus beiden Bereichen die Erfahrung seiner lebenslangen Arbeit in diesem Konfliktfeld." P.S. (27.06.2014) "Das bestärkt noch das Gefühl, das sich uns während der zwar dichten, doch bemerkenswert flüssigen Lektüre aufdrängte: Dass wir es hier mit einem zukünftigen Standardwerk zu tun haben." Info-Bulletin Umweltmediathek (01.06.2014) "In seinem neuen Werk zeichnet Wolfgang Haber die Entwicklung der Landwirtschaft von ihren Anfängen bis heute mit Bezug auf Natur- und Umweltschutz auf und entwirft ein Leitbild einer multifunktionalen Landwirtschaft." Forstarchiv (01.06.2014) "Zwei Bücher also mit ähnlicher Themenstellung, aber doch sehr unterschiedlicher Blickrichtung ? landschaftsökologisch das eine, artenschützerisch und ökonomisch das andere, und doch blicken beide erfreulich weit über den Tellerrand des eigenen Arbeitsbereichs hinaus. Haber ein Tick visionärer, Hampicke dafür detaillierter als Handreichung für die ökonomische Bearbeitung der "Agrarwende"." Aktuell (01.06.2014) Table of Contents1 Einführung: Aufgaben und Auswirkungen der Landwirtschaft 1 2 Landwirtschaft im Zusammenhang der Menschheits- und Gesellschaftsentwicklung 3 2.1 Eine neue Art der Nahrungsversorgung 3 2.2 Eine neuer Umgang mit der Natur – und ein „neuer Mensch“ 4 2.3 Eine revolutionäre Veränderung in der Menschheit 7 2.4 Land- und Stadtkultur – Ergänzung und Entfremdung 8 3 Die vor- und frühgeschichtliche Landwirtschaft Mitteleuropas – Entstehung von Landnutzungstraditionen 11 3.1 Definition der Landwirtschaft 11 3.2 Die Anfänge landwirtschaftlicher Nutzung in der Jungsteinzeit 11 3.2.1 Erzeugung pflanzlicher Nahrungsmittel 12 3.2.1.1 Vom Pflanzenbau zum Ackerbau – und seine Folgen 12 3.2.1.2 Ackerbauerträge und ihre Sicherung 15 3.2.2 Erzeugung von Nahrungsmitteln tierischer Herkunft 17 3.2.2.1 Viehhaltung und Futterversorgung 17 3.2.2.2 Naturweide, Stallhaltung und Düngergewinnung 19 3.3 Die Entstehung der Kulturlandschaft und ihrer Bestandteile 20 3.4 Von der Jungsteinzeit in das Metallzeitalter (Bronze- und Eisenzeit) 21 3.4.1 Neuerungen in Tierhaltung, Pflanzenbau und Produktverwendung 22 3.4.2 Bodenbearbeitung mit Pflügen 24 3.4.3 Landwirtschaftliche Nutzung auf Extremstandorten 25 3.4.3.1 Landwirtschaft an den Meeresküsten 25 3.4.3.2 Landwirtschaft und Bergbau im Hochgebirge 26 3.5 Landnutzung in der Römerzeit 28 4 Entwicklung der Landwirtschaft vom Mittelalter bis zum 18. Jahrhundert: Entstehung der „Landschaft“ und der Grundlagen des Naturschutzes 31 4.1 Landwirtschaft unter staatlichem Einfluss 31 4.2 Der Bauernstand zwischen Freiheit und Frondienst 32 4.3 Wachsende Ansprüche an die Landwirtschaft 33 4.3.1 Ausweitung der Landnutzungs- und Siedlungsflächen 33 4.3.2 Fortschritte und Mängel im Acker- und Pflanzenbau 36 4.3.3 Auswirkungen auf Gewässer und Wasserhaushalt 39 4.3.4 Weiterentwicklung der Viehhaltung 41 4.4 Das Erscheinungsbild der landwirtschaftlich genutzten Gebiete – die „Landschaft“ 44 4.5 Festigung und Sicherung der Landwirtschaft der Meeresküsten und Hochgebirge 47 4.5.1 Deichbau und Neulandgewinnung an der Nordseeküste 47 4.5.2 Weiterentwicklung der alpinen Landwirtschaft 47 4.6 Rückschläge und Niedergang seit dem Mittelalter 50 4.6.1 Klimaungunst, Seuchen und Kriege 50 4.6.2 Die tieferen Ursachen des Niedergangs und seine positiven Folgen: Ressourcenerschöpfung bedingt Vielfaltsteigerung 52 5 Ende und Umbruch der vormodernen Landwirtschaft 59 5.1 Notwendigkeit einer Landnutzungsreform 59 5.2 Erste Schritte: Ackerfutterbau und Humuswirtschaft 60 5.3 Erweiterungund Neuordnung derlandwirtschaftlichenNutzflächen 61 5.3.1 Urbarmachungen, Meliorationen, Umlegungen 62 5.3.2 Die Markenteilung und ihre Folgen 63 5.3.3 Landeskultur und Landschaftskultur (Exkurs) 64 5.4 Das Ende der Agrargesellschaft 67 5.4.1 Umstellung der Energieversorgung auf fossile Träger – Verlust des „ländlichen Energiemonopols“ 67 5.4.2 Das Zurückbleiben der Landwirtschaft hinter der allgemeinen Entwicklung 68 6 Modernisierung der Landwirtschaft und Erwachen des Naturschutzes 71 6.1 Von der organischen zur mineralischen Düngung 71 6.2 Weiterentwicklung der Landeskultur, Neuerungen in der Agrarstruktur 72 6.3 Sicherung der Nahrungsversorgung und ihre landwirtschaftliche Problematik 73 6.4 Ländliche Idylle als Ergebnis bäuerlichen Beharrens 74 6.5 Das Erwachen von Heimat- und Naturschutz 75 6.6 Enklaven für die Natur 78 6.7 Im Strudel von Kriegen und Ideologien 79 7 Die moderne Landwirtschaft im Konflikt mit der Natur 83 7.1 Landwirtschaft in der DDR 83 7.2 Die landwirtschaftliche Modernisierung in der Bundesrepublik Deutschland 85 7.2.1 Landwirtschaftliche Intensivierung: Spezialisierung, Entmischung und Homogenisierung 86 7.2.2 Intensivierung und Flurbereinigung im Acker- und Pflanzenbau 89 7.2.3 Rückgang und Homogenisierung des Grünlands 93 7.2.4 Rückgang der Bauern und Landarbeiter, Wandlungen der Bauernhöfe und der Kulturlandschaft 99 7.3 Das Bewusstwerden landwirtschaftlicher Umweltbelastung 105 7.3.1 Landschaftspflege, Naturparke und „Stummer Frühling“ 105 7.3.2 Verstärkter Naturschutz – aber mit Privilegierung der Landwirtschaft: eine vertane Chance 107 7.3.3 Die landwirtschaftlich verursachte Schädigung von Natur und Umwelt 111 7.3.4 Die Ausnahme: Ökologischer Landbau 113 7.4 Ansehensverlust der Landwirtschaft und Scheitern der Nachkriegs-Agrarpolitik 115 7.5 Der Übergang zur Agrarumweltpolitik 118 7.6 Stärkung von Naturschutzpolitik und Naturschutzrecht 119 8 Die agrarpolitische Wende – zum Vorteil der Natur? 123 8.1 Neue politische Einflussgrößen: Nachhaltige Entwicklung, Biologische Vielfalt und Ökosystemleistungen 123 8.1.1 Das Prinzip der Nachhaltigen Entwicklung 123 8.1.2 Biologische Vielfalt 128 8.1.3 Ökosystemleistungen 133 8.2 Multifunktionale Landwirtschaft als „neue“ (alte) Idee 135 8.3 Agrarumweltpolitik und Naturschutzpolitik: Gleiche Adressaten, verschiedene Konzeptionen 138 8.3.1 Die reformierte Agrarpolitik und ihre Umsetzung 141 8.3.1.1 Zur Handhabung der 1. Säule – Cross-Compliance und Modulation 143 8.3.1.2 Gute fachliche Praxis, Sonderleistungen und ihre Bezahlung 148 8.3.1.3 Agrarpolitik für den ländlichen Raum – die 2. Säule der EU-Förderung 154 8.3.1.4 Naturschutzverständnis und -beratung der Landwirtschaft 158 8.3.1.4.1 Unterschätzte Hürden, ungenaue Begrifflichkeiten 159 8.3.1.4.2 Arbeitsaufwand und betriebliche Abläufe 160 8.3.1.4.3 Psychologische Gesichtspunkte 160 8.3.1.4.4 Mitsprache und Partizipation 162 8.3.1.4.5 Ausblick 163 8.4 Beiträge verknüpfter Agrar- und Naturschutzforschung 164 8.5 Naturschutz: Erfahrungen und Erwartungen in der landwirtschaftlichen Praxis 166 8.5.1 Ackerwildkräuter und Ackerfauna 168 8.5.2 Biologische Vielfalt und Bewirtschaftung der Wiesen und Weiden 174 8.5.2.1 Nutzungs- und Schutzvielfalt, Prioritätenfragen 176 8.5.2.2 Beispiele naturschutzorientierter Grünlandnutzung 177 8.5.2.3 Ökonomische Aspekte 180 8.5.2.4 Grünland der Alpen 184 8.5.2.5 Grünlandbrachen und ihre Behandlung 188 8.5.2.6 Nutzungsalternativen zur Grünlanderhaltung 188 8.5.2.7 Schlussbetrachtung zum Grünland 189 9 Vorschriften, Strategien und Wunschbilder des Naturschutzes 191 9.1 Integration und Segregation (Separierung) 191 9.1.1 Allgemeines zu den Begriffen 191 9.1.2 Anteil der Naturschutzflächen im Agrarland 194 9.2 Flächenstilllegung 196 9.3 Intensivierung und Extensivierung – Naturschutz und landwirtschaftliche Produktionsverfahren 197 9.3.1 Zu den Begriffen 197 9.3.2 Erwartete Wirkungen in Theorie und Praxis 198 9.3.3 Extensivierung und ökologischer Landbau 200 9.3.4 Ökonomische Auswirkungen allgemeiner Extensivierung 202 9.3.5 Extensivierung und Naturschutzflächenbedarf 203 9.3.6 Zusätzliche vom Umwelt- und Naturschutz ausgelöste Intensivierungen 206 9.4 Biotopverbund und „Natura 2000“ 212 9.5 Prozessschutz und Wildnis 218 9.6 Naturschutzvorbehalte gegen Ökonomie und Technik 220 9.6.1 Ökonomisches Denken 221 9.6.2 Technikfeindlichkeit 222 9.7 Zur Erfüllbarkeit von Naturschutzerwartungen im Agrarland 226 10 Grundsätzliche Betrachtungen zum Verhältnis von Landwirtschaft und Naturschutz 229 10.1 Wachsender Rechtfertigungsdruck und Finanzierungsprobleme für Naturschutz 229 10.2 Uneindeutige Naturschutzziele – eindeutige Ziele der Landwirtschaft 231 10.3 Unzureichende Kenntnisse über moderne Landwirtschaft 233 10.4 Zur Stellung der Landwirtschaft innerhalb der Volkswirtschaft 234 10.5 Zur Existenzsicherung der Landwirtschaft 236 10.6 Finanzielle Grundlagen bäuerlicher Existenz – Innen- und Außensicht 239 10.7 Landwirtschaft zwischen gesellschaftlichen Wünschen und Widersprüchen 241 11 Eine Kompromiss-Strategie: Differenzierte agrarische Landnutzung mit flexibler Naturschutzintegration 245 11.1 Grundgedanken differenzierter Landnutzung 246 11.2 Grundregeln, Inhalte und Umsetzungshinweise zur differenzierten Landnutzung 247 11.3 Wissenschaftlich-fachliche Zustimmung zum DLN-Konzept 250 11.4 Geringe oder zögerliche Beachtung seitens Naturschutz- und Landwirtschaftspolitik 252 11.5 Chancen differenzierter Landnutzung 254 12 Schlussbetrachtung 257 13 Literatur 259

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Book SynopsisIs it possible to enjoy reading and learning chemistry without being boring? Yes it is! Klaus Roth succeeds where others often fail, he narratively explains chemistry with all the funny, serious and fascinating stories readers want to know.Trade Review"Für neugierige Naturwissenschaftler, die Spaß an Chemie haben, sich für Hintergründe interessieren und sich gern überraschen lassen." Materials and Corrosion (Nr. 65, 2014) "Für vorgebildete Leser ist das Sachbuch eine spannende Weiterbildung auf hohem Niveau." Ernährung im Fokus (November / Dezember 2014) "Ein Chemiebuch für Genießer! Die reich bebilderte optische Gestaltung lädt den Leser zunächst zum spontanen Durchblättern des ganzen Buches ein. Vertieft man sich nach und nach in die einzelnen Kapitel des Buches, wird man von Klaus Roth in das Reich der lebendigen Chemie mitgerissen." Chemie & Schule (Heft 3 / 2014) "Seit über zehn Jahren veröffentlicht Klaus Roth alle zwei Monate in der Zeitschrift "Chemie in unserer Zeit" seine Artikel, die der Wiley-VCH Verlag alle drei bis vier Jahre zu einem beeindruckendem Buch zusammenfasst. (?) Jeder Artikel ist ein Meisterwerk." Lesart (01.07.2014) "Kurios, spannend, alltäglich." Rundschau für Fleischhygiene und Lebensmittelüberwachung (01.06.2014) "Viele chemische Stoffe bieten mindestens zwei Seiten - so hilft Chinin gegen Malaria und sorgt in Gin Tonic für Genuss. In seinem reichlich bebilderten Buch bietet Klaus Roth einen wilden Ritt durch die Chemie." Deutschlandradio Kultur (31.05.2014) "Dieses Buch erklärt die Welt der Chemie in all ihren witzigen, ernsten, bunten und faszinierenden Seiten und begeistert so auch Leser, für den Stoff, die sonst bei diesem Thema abwinken. Es unterhält sogar, hier mit kuriosen Geschichten aus dem Alltag." METALL (01.05.2014) "Das reich bebilderte Buch macht Chemie zum Lesevergnügen." Die PTA in der Apotheke (01.05.2014) "Dieses Buch unterhält und beim Lesen spürt man förmlich die Begeisterung des Autors, die man vielleicht schon aus einem seiner zahlreichen Vorträge kennt. Klare Empfehlung!" Amazon.de (13.04.2014) "Für Laien wie Experten eine interessante und auch immer wieder vergnügliche Lektüre." Main-Echo (29.03.2014) "informativ-vergnügliche Wissensreise" Pharma Tec Food (01.03.2014) "Der Inhalt lässt keine Wünsche offen." Max-Planck-Forschung (01.03.2014) "Von wegen Chemie sei kompliziert, Chemie macht Spaß!" Gdch.de (05.02.2014) "innovativ-vergnügliche Wissensreise" PROCESS (01.02.2014)Table of ContentsVorwort Geleitwort Wasser - Jo mei! Mein kleiner grüner Kaktus Eine Rinde erobert die Welt Die "Pille" Helicobacter pylori zum Abschied Die Saccharin-Saga Süß, Süßer, Süßstoff Manche mögen's scharf Die tödliche Brechnuss Starker Tobak Das Geheimnis des Weihnachtsdufts Sachregister Bildquellen Historie

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Book SynopsisSichere und kontaminationsfreie Arzneimittel dank intelligenter Hygienekonzepte und Produktionsabläufe: Dieser neue Praxisleitfaden zu Grundlagen und Verfahren der hygienischen Pharmaproduktion deckt alle gängigen Arzneiformen ab. Von der Personalhygiene über die Herstellungsverfahren der verschiedenen Arzneiformen (fest und flüssig, steril und nicht-steril), von den verwendeten Medien und Hilfsstoffen bis hin zur Verpackung und zur Reinigung der Anlagen werden alle potenziellen Quellen von Kontaminationen unter Berücksichtigung der aktuellen Standards und Prüfverfahren beschrieben und erklärt. Fertigungsleiter und Qualitätsprüfer in der betrieblichen Praxis sowie Sachverständige in Prüf- und Regulierungsbehörden finden hier zahlreiche in der Praxis bewährte Annleitungen zur Optimierung und Gewährleistung einer hygienisch einwandfreien Produktion der unterschiedlichsten Arzneiformen.Trade Review"Das Buch sei allen angehenden und fortgeschrittenen Ingenieuren, Technikern, Technologen und allen denjenigen empfohlen, die Verantwortung für qualitativ hochstehende Produkte tragen." Chemie Ingenieur Technik (01.09.2017) "In dem Werk werden sämtliche Aspekte der hygienischen Produktion von sterilen und nicht-sterilen, flüssigen und festen Arzneimitteln behandelt. Es wird auf alle wichtigen Themen der Hygiene eingegangen." Allgemeines Ministerialblatt der Staatsregierung Bayern (22.12.2017)Table of ContentsVorwort IX Abkürzungen XI 1 Einleitung 1 2 Hygiene in der Arzneimittelproduktion 3 2.1 Personalhygiene 17 2.1.1 Hygieneschulungen 18 2.1.2 Schulungen zum mikrobiologischenMusterzug 19 2.1.3 Medizinische Überwachung 19 2.1.4 Bekleidungskonzepte 20 2.1.5 Hygienebeauftragte 24 2.1.6 Der Mensch und seine Mikroben 28 2.2 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 34 2.3 Pest Control 44 Literatur 47 3 Herstellung flüssiger, steriler Arzneiformen 49 3.1 Hygienepläne 53 3.2 Zonenkonzept 58 3.2.1 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 59 3.3 Herstellung mit terminaler Sterilisation 65 3.3.1 Qualifizierung von Dampfsterilisatoren 66 3.3.2 Bioindikatoren 68 3.3.3 Bowie-Dick-Test 77 3.4 Aseptische Herstellung 78 3.4.1 Filterintegritätstests 79 3.5 Einsatz und Prüfung von Packmitteln 83 3.5.1 Entpyrogenisierung 84 3.5.2 Qualifizierung eines Heißluftsterilisiertunnels 85 3.5.3 Container Closure Integrity Test 88 3.5.4 Waschen von Stopfen 90 3.6 Media Fill 91 Literatur 100 Weiterführende Literatur 101 4 Herstellung flüssiger, nicht steriler Arzneiformen 103 4.1 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 105 4.2 Konservierungsmittelbelastungstest 106 4.3 Herstellprozessvalidierung – Tropfenprodukte 112 Literatur 116 5 Herstellung fester Arzneiformen 119 5.1 Mikrobiologisches Umgebungsmonitoring 119 5.2 Wasseraktivität 119 Literatur 121 6 Reinigungsvalidierung 123 Literatur 128 7 Verpackung Tabletten/Glas 129 Weiterführende Literatur 130 8 Wasser 133 8.1 Musterzug 137 8.1.1 Mustertransport 137 8.1.2 Schulung zum Musterzug 138 8.1.3 Biologische Untersuchungen 139 8.1.4 Chemisch-physikalische Untersuchungen 141 8.2 Trinkwasser 142 8.2.1 Trinkwasserverordnung 143 8.2.2 Chlorung 144 8.2.3 Legionellen 144 8.3 Aqua purificata 149 8.3.1 Ozonisierung 149 8.4 Highly PurifiedWater 150 8.5 Wasser für Injektionszwecke 150 8.6 Wasser zur Herstellung von Extrakten 151 8.7 Rouging 151 8.8 Biofilme 152 8.9 Qualifizierung/Validierung vonWassersystemen 156 8.10 Six Sigma imWassermonitoring 162 8.11 Einsatz der Real-Time PCR als Schnellbestimmungsmethode 164 Literatur 166 9 Medien 167 9.1 Gase und Druckluft 167 9.2 Schmiermittel 168 9.3 Reinigungs- und Desinfektionsmittel 169 9.3.1 Qualifizierung der Desinfektionswirkung 170 Literatur 172

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Book SynopsisIn Deutschland schließen inzwischen ebenso viele Frauen wie Männer ein naturwissenschaftliches Studium ab. Welche Karrieremöglichkeiten stehen ihnen offen? Wie begegnen sie der sehr realen Gefahr der Altersarmut durch Stipendien und befristete Anstellung? Und wie schaffen sie es, Familie und Beruf miteinander zu vereinbaren? Karin Bodewits, Andrea Hauk und Philipp Gramlich zeigen in diesem etwas anderen Karriereführer, wie Naturwissenschaftlerinnen die Widrigkeiten des Berufseinstiegs meistern und schon während des Studiums die Weichen richtig stellen können, um im Berufsleben zu bestehen. Die Autoren schöpfen dabei nicht nur aus ihren persönlichen Erfahrungen mit der Arbeitswelt, sondern lassen zahlreiche Wissenschaftlerinnen zu Wort kommen, die ihre mehr oder weniger geradlinigen Karrierewege schildern. Frauen aber auch Männer finden hier viele wertvolle Karrieretipps, von Alternativen zur klassischen Forscherkarriere über die richtige Bewerbung, Aufstiegsmöglichkeiten und beruflichen Wechsel bis zum Wiedereinstieg nach einer Familienpause. Sein lockerer und humorvoller Stil macht das Buch zu einem sympathischen Begleiter durch das Berufsleben, den man beziehungsweise frau nicht mehr missen möchte!Trade Review"Die Autoren zeigen in diesem etwas anderen Karriereführer, wie Naturwissenschaftlerinnen die Widrigkeiten des Berufseinstiegs meistern und schon während des Studiums die Weichen stellen können, um im Berufsleben zu bestehen. Der lockere und humorvolle Stil macht das Buch zu einem sympathischen Begleiter durch das Berufsleben, den man bzw. frau nicht mehr missen möchte." Chemie Ingenieur Technik. CIT-Journal (04/2018) "Das Buch regt Naturwissenschaftlerinnen an, die eigene Position zu überdenken. Es charakterisiert die manchmal unterschiedliche Herangehensweise von Wissenschaftlerinnen im Vergleich zu ihren Kollegen und wird nicht nur den weiblichen Lesern, sondern gerade auch den männlichen empfohlen." Materials and Corrosion (08.03.2017) "Neben den Themenbereichen Bewerbung, Vorstellungsgespräch, Interview, Assessment Center und Gehalts- und Vertragsverhandlungen ist das Kapitel 'Vereinbarkeit von Familie und Karriere' wirklich bemerkenswert." Technik in Bayern (01.02.2017) "Insgesamt ist das Buch für alle Absolventen eines naturwissenschaftlichen Studiums ein guter Wegbegleiter während des gesamten Berufslebens und eignet sich auch als Nachschlagewerk - übrigens auch für Männer." Pro Physik (23.09.2016) "Dieser umfassende, kurzweilige Ratgeber zeigt ihnen Karrierechancen im Hochschulbereich und in der Wirtschaft auf und hat nützliche Tipps für Bewerbungen, Job-Interviews und einen erfolgreichen Start ins Berufsleben parat." Deutsche Universitätszeitung, 15.08.2016 "Das Buch ist eine anregende Mischung aus Ratgeber und Erfahrungsbericht, von dem nicht nur Frauen profitieren können, die Naturwissenschaften studiert haben. (...) Neben grundlegenden Informationen gibt es immer wieder Erfahrungsberichte von Frauen, die die Realität spiegeln." ekz.Bibliotheksservice (16.08.2016) "Nicht nur Frauen, sondern auch Männer, finden in diesem locker wie humorvoll geschriebenen Buch wertvolle Tipps zur Karriere als Naturwissenschaftler, von Alternativen zur klassischen Forscherkarriere über die richtig(e) Bewerbung, Aufstiegschancen und den beruflichen Wechsel bis zum Wiedereinstieg nach einer Familienpause." Der Tagesspiegel (04.06.2016) "Insgesamt ist das Buch für alle Absolventen eines naturwissenschaftlichen Studiums ein guter Wegbegleiter während des ganzen Berufslebens und eignet sich auch als Nachschlagewerk - übrigens auch für Männer." Physik in unserer Zeit (4/2016) "Endlich einmal ein Buch, das nicht nur den Idealtyp präsentiert oder realitätsferne Versprechungen macht, sondern vermittelt, dass es darauf ankommt, den individuell passenden Weg zu finden. (...) Eine anregende Lektüre, nicht nur für Männer und auch nicht nur für Naturwissenschaftlerinnen (...)." DLR Magazin (März 2016) "Frauen, die sich für den Spagat zwischen Beruf und Familie motivieren und ermutigen lassen möchten, finden in diesem Buch viele Anregungen und Denkanstöße." Nachrichten aus der Chemie (01.03.2016) "Alles in allem ist das Buch sehr umfangreich, informativ und schön zu lesen zugleich. Ich werde sicherlich noch oft zu dem Buch greifen und es vielen Naturwissenschaftlerinnen in die Hand drücken." VBio.de (17.02.2016) "(...) das Werk gibt auch wertvolle Karrieretipps und zeigt Alternativwege zur klassischen Forscherkarriere auf. Auch die Themen Bewerbung, Jobwechsel, Aufstiegsmöglichkeiten oder Wiedereinstieg nach einer Familienpause behandelt das Autorentrio." Chemanager-online.com (03.02.2016) "Das Buch ist sehr detailliert und liefert einen guten Überblick über die Möglichkeiten einer Frau in den Naturwissenschaften. Mit vielen zusätzlichen Praxistipps wird das ganze Buch aufgelockert und gibt noch Informationen am Rande." fsi.bio.Imu.de (01.02.2016) "Fakten, Praxistipps und Hintergründe, mal als Bericht, mal in Interviewform, werden (im Karriereführer für Naturwissenschaftlerinnen) unterhaltsam und lehrreich zugleich präsentiert." Die Rheinpfalz (27.01.2016) "Das Lesen des Buches fällt durch den lockeren und humorvollen Schreibstil leicht. Die drei Autoren sind selbst Naturwissenschaftler und lassen eigene berufliche und private Erfahrungen im In- und Ausland einfließen." FAZ Personaljournal (01.01.2016) "Insgesamt ist das Buch ein sehr gelungener Karriereführer, der realistische Einblicke gibt und keine Frau mit Ihren Problemen alleine lässt. Die humorvolle Art in der das Buch geschrieben ist, lässt es sehr entspannt wirken." Testmania.de (01.12.2015) "Dieses absolut lesenswerte Buch öffnet die Tür für eine erfolgreiche Berufskarriere sowohl an Universitäten und Fachhochschulen als auch in Unternehmen. Viel Glück und Erfolg bei der Anwendung der Tipps." Media-spider.com (12.10.2015) / Amazon.de-Kundenrezension-Media-Spider (12.01.2016) "Die Autoren begleiten die Leserinnen mit ihren Anregungen und Schilderungen aus der Praxis anschließend sogar bis zu so wichtigen Gesprächen, wie Gehaltsverhandlungen oder wie frau sich etwa mit ihrem Chef / ihrer Chefin über Schwangerschaft, Kinder und Karrierewünsche austauschen kann. Das alles ist so anschaulich geschrieben, dass die 300 Seiten in einem Rutsch durchgelesen werden können." Deutsche-botanische-gesellschaft.de (17.11.2015) "Für höhere, breitgefächert interessierte Semester, die noch keinen Karriereführer haben, ist (das Buch) sehr empfehlenswert, insbesondere wenn auch die Familienplanung durchdacht werden soll/will." EinSchlag (Nr. 37) "Frauen aber auch Männer finden hier viele wertvolle Karrieretipps, von Alternativen zur klassischen Forscherkarriere über die richtige Bewerbung, Aufstiegsmöglichkeiten und beruflichen Wechsel bis zum Wiedereinstieg nach einer Familienpause. Sein lockerer und humorvoller Stil macht das Buch zu einem sympathischen Begleiter durch das Berufsleben, den man beziehungsweise frau nicht mehr missen möchte." Liesmalwieder.de (04.11.2015)Table of ContentsEinleitung XI Danke XV Teil I Wo soll’s hingehen? Berufswahl als Naturwissenschaftlerin 1 1 Ein Spektrum an Karrieremöglichkeiten: Uni oder Industrie? 5 1.1 Arbeiten in der Universität 5 Forschung 6 Mittelbau 8 Fachhochschule 9 1.2 Arbeiten in der Industrie 11 Forschung und Entwicklung 11 Produktion 13 Qualitätsmanagement 15 Medizinische Dokumentation 17 Marketing, Sales, Business Development, ProductManagement 18 1.3 Die Arbeitsbedingungen: Gehalt und Befristungen 21 Gehalt 21 Befristete vs. unbefristete Verträge 22 1.4 David oder Goliath: vom Start-up bis zum Großkonzern 22 1.5 Wieso ich geblieben oder gegangen bin 24 2 Sie haben es in der Hand: Entscheidungen beeinflussen den Karriereweg 27 2.1 Wann ist der optimale Zeitpunkt für die richtige Entscheidung? 28 Wie gelingt derWechsel von der Universität in die Industrie? 29 Wechsel zurück an die Universität 29 2.2 Richtungsänderungen: das C und D auf demWeg von A nach B 30 3 PhD und Postdoc: die Krönung der Qualifikation oder überflüssiger Ballast? 37 3.1 Promotion, wer braucht das schon? 37 Berufseinstieg mit oder ohne Titel 38 Promotion: wie geht das eigentlich? 40 Promotion ja? Dann aber richtig! 42 3.2 Postdoc – Karriereschritt oder Parkposition? 45 Frau Dr. Bequemlich 47 Frau Dr. Spezialist (Mädchenname: Alter) 48 Frau Dr. Armut 49 Teil II Bewerbung und Vorstellungsgespräch 51 4 Stellenanzeige und Co: wie kommen Sie zu Ihrer Traumposition? 53 4.1 Die Klassiker: die Stellenanzeige 54 Tipps für Ihre Stellensuche 56 4.2 Die Initiativbewerbung 58 4.3 Jeder kennt jeden – Netzwerke oder Vetternwirtschaft? 59 4.4 Headhunter, Recruiter, Zeitarbeit: vom modernen Talente-Handel 61 5 Dokumente verfassen: Beispiele und Erläuterungenmit Expertentipps 65 5.1 Anschreiben 67 Der erste Satz: Einstieg, Stolperfalle undWeichensteller 67 Der Hauptteil: die Kunst dasWesentliche herauszustellen 70 Der Schlussteil 75 5.2 Lebenslauf 77 Wo bewerben Sie sich? 78 Umgang mit persönlichen Angaben 78 Moderne Frau, moderner Lebenslauf: Schlüsselwörter, Highlights und Kurzprofile 80 Das sind Sie: Ihr Inhalt 82 Dinge, die uns (nicht) interessieren: was wichtig und was redundant ist 83 Schlafmützen, Hausmuttchen und fleißige Bienen: von Arbeitslosigkeit und Elternzeit 85 Format und Länge 85 ... and the winner is: not you! Troubleshooting for Dummies 86 5.3 Big brother is watching you: Ihre Präsenz imWorldWideWeb 87 5.4 Einreichen von elektronischen Unterlagen 88 6 Überzeugend im Interview 93 6.1 Machen Sie sich Ihre Vorzüge klar 94 6.2 Unsere Top Fragen, für die Sie fit sein sollten 96 6.3 Haben Sie noch Fragen? 102 6.4 Neunzig entscheidende Sekunden 104 6.5 Dresscode: mit Birkenstocksandalen oder doch im Anzug? 108 6.6 Der Kopf folgt dem Körper: bringen Sie sich in Stimmung 110 6.7 Entspannt ankommen zeigt Souveränität 110 6.8 Das Interview beginnt beim Empfang 111 6.9 Kommunikation ohneWorte 112 6.10 Wissenschaftler und Personaler: zweiWelten treffen aufeinander 119 6.11 Die erste, zweite und dritte Gesprächsrunde: so gleich und doch so anders 120 6.12 Nach dem Gespräch 123 6.13 Nicht alle können gewinnen: Umgang mit Absagen 126 6.14 Nicht ganz trivial: das Telefoninterview 127 Wie unterscheidet sich ein Telefoninterview vom klassischen Interview? 127 Die Terminvereinbarung 128 Vorbereitungen speziell für das Gespräch am Telefon 129 Am Tag des Telefoninterviews 130 Während des Telefongesprächs 130 Eine Variante: das Skype-Interview 131 7 Volle Konzentration: das Assessment-Center 133 8 Ein verführerisches Angebot? Gehalts- und Vertragsverhandlungen 137 8.1 Die Frau als Verhandlerin 138 8.2 Verhandeln: was heißt das eigentlich? 139 8.3 Los geht’s: von der Vorbereitung bis zur Unterschrift 140 8.4 Es geht nicht nur um eine Zahl: seien Sie kreativ 143 8.5 Die Macht mehrerer Angebote 147 8.6 Die gemeinsame Lösung 149 8.7 Wenn nötig, gehen Sie weg 150 8.8 Die Frau als gute Verhandlerin 151 Teil III Im Berufsleben 153 9 Tipps für den erfolgreichen Start 155 9.1 Der erste Tag 155 9.2 Nicht nur Leistung zählt, sondern auch Persönlichkeit 159 9.3 Von Allianzen und Netzwerken 168 9.4 Hochmut kommt vor dem Fall 171 10 Wo ist mein Platz? Von Konferenzen und Dinnerparties 175 10.1 Das König Artus Prinzip 176 10.2 Ihr erstes Mal am Tisch 179 11 Die Spiele sind eröffnet! Herausforderungen im Job 183 11.1 Die Bescheidenheitsfalle 185 11.2 Die Dornröschenfalle oder wie vermarkte ich mich selbst? 186 11.3 Die Beliebtheitsfalle 187 11.4 Die Perfektionsfalle 189 11.5 Die Konkurrenzfalle: Stutenbissigkeit gibt es nicht nur unter Pferden 190 11.6 Die Schreibtischfalle 193 11.7 Die Netzwerkfalle 193 11.8 Die Kommunikationsfalle 195 12 Führungseigenschaften: in den Schoß gefallen oder erlernt? 201 12.1 Was macht einen perfekten Chef aus? 203 12.2 Führen Frauen anders als Männer? 205 12.3 Was genau unterscheidet denn einenMitarbeiter von einem Chef? 206 12.4 Plötzlich Chef – was nun? 208 12.5 Herausforderungen einer Führungskraft:Motivation von Mitarbeitern 211 12.6 Wie vielWeiblichkeit darf als Führungskraft sein? Eine Umfrage unter Männern und Frauen 214 13 Wenn die Hormone verrückt spielen: Herausforderungen an besonderen Tagen 217 14 Kennen Sie Ihr Ziel? 223 14.1 Ziele können motivieren und auch lähmen 223 14.2 Augen zu und durch 224 14.3 Das Ende in Sichtweite behalten: erreichbare Zwischenziele 226 14.4 Die Strategie zum unglücklich sein: Ziele über andere definieren 226 14.5 Ziele zu definieren heißt gleichzeitig Pläne zu schmieden 227 15 Chancen nutzen und neue Türen öffnen 229 16 Alles hat ein Ende nur dieWurst hat zwei? 233 Teil IV Sackgasse Mutter? Chancen und Herausforderungen unserer Zeit 235 17 Die (politische) Lage 237 17.1 Hausfrauen der Zukunft? 238 17.2 Karrieremütter – die Frauen der Zukunft? 241 17.3 Teilzeitarbeit: das Beste von beidenWelten? 245 17.4 Naturwissenschaftlerinnen in Deutschland – eine spezielle Situation 246 18 Gibt es einen perfektenMoment, umKinder zu bekommen? 249 19 Über Unfruchtbarkeit im familienfreundlichen Langweiler-Job 261 20 Wie sage ich’s demChef? Schwangerschaft, Kinder und Karrierewunsch 265 20.1 Die frohe Botschaft verkünden 265 20.2 Gleichbehandlung 267 20.3 Ihr Comeback 269 21 Frauen, Mütter, Arbeitgeber: von schiefen Blicken und Vorurteilen 271 21.1 Karrieremutter versus Hausfrau: ein Kulturkampf 272 21.2 Der soziale Druck am Arbeitsplatz 277 22 Organisation von Arbeit und Familie 279 22.1 Platz eins und zwei: Ihr Partner und andere Helfer 281 Partnerwahl 281 Mein, dein, unser oder ihr Problem: die Hausarbeit 282 22.2 Der dritte Platz: Organisationstalent, Flexibilität und Durchsetzungsfähigkeit 284 22.3 Work-Life-Balance 285 23 (Erfolgs-)Geschichten 291 Stichwortverzeichnis 303

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Book SynopsisDie zweite Auflage der "zuckersüßen Chemie" - auch sie bietet wieder eine Fülle von Informationen, Rezepten und chemischen Experimenten rund um Zucker. Dieses wichtige, aber wegen der komplexen chemischen Strukturen der Verbindungen bei Lernenden oft eher unbeliebte Gebiet, bereitet der sehr erfahrende Bestsellerautor Georg Schwedt ganz anschaulich auf. Geschichte und Geschichten sowie einfach durchführbare Experimente schlagen eine Brücke vom chemischen Verständnis bis zur Kulturgeschichte des Zuckers.Trade Review"Der Titel lässt sich sowohl für Lehrer gut nutzen, die ergänzende Materialien für den Unterricht benötigen, wie auch für Schüler, die das Thema Zucker als Referatsthema behandeln müssen. Übersichtliche Gliederung und gut einsetzbar." EKZ (KW 11, 2015)Table of ContentsVorwort zur 2. Auflage VII 1 Einführung 1 2 Vor dem Zucker süßte man mit Honig 3 2.1 Honig in der Bibel und in vorgeschichtlicher Zeit 3 2.2 Der Honig im Kochbuch des Römers Apicius (mit Rezepten) 7 2.3 Met, der Honigwein der Germanen 12 2.4 Das Honigangebot heute 16 2.5 Vom Nektar zum Honig 20 2.6 Die Inhaltsstoffe des Honigs (mit Experimenten) 21 3 Zucker – eine historische Warenkunde 29 3.1 Zucker im Materialien-Lexikon von 1721 34 3.2 Sala und Marggraf – die Wegbereiter des Rübenzuckers 45 3.3 Über die Beta-Rübe und Achard als Begründer der Rüben zucker - industrie 51 3.4 Zucker im Volks-Brockhaus von 1841 56 3.5 Aus der Warenkunde der Drogisten im 19. Jahrhundert 58 3.6 Zu Besuch im Zucker-Museum in Berlin 62 3.7 Das Zucker-Sortiment im Supermarkt (mit Experimenten) 66 4 Zucker aus der Fabrik 71 4.1 Ein Zuckerfabrik-Abwasserprozess in Wilhelm Raabes Erzählung »Pfisters Mühle« 71 4.2 Zuckertechnologie – gestern und heute (mit Experimenten) 77 4.3 Zuckerhandel im 21. Jahrhundert 88 4.4 Die Zuckerrüben-Kampagne 90 5 Zucker – Kohlenhydrate als Mono- und Disaccharide 93 5.1 Die ersten Zuckerchemiker (mit Experimenten) 93 5.2 Monosaccharide (mit Experimenten) 99 5.3 Di- und Oligosaccharide (mit Experimenten) 108 5.4 Gelierzucker – zum Gelieren oder Verdicken 113 5.5 Krankheiten durch Zucker – zur Physiologie der Kohlenhydrate 115 6 Aus Stärke wird Zucker, aus Zucker Alkohol 119 6.1 Stärkeverzuckerung (mit Experimenten) 119 6.2 Stärkesirupe (mit Experiment) 121 6.3 Andere Sirupe und Karamell, der gebrannte Zucker (mit Experimenten) 124 6.4 Vom Zucker zum Alkohol (mit Experiment) 129 7 Zuckeralkohole und synthetische Süßstoffe 133 7.1 Zuckeralkohole (mit Experimenten) 133 7.2 Süßstoffe und ihre Süßkraft (mit Experimenten) 137 8 Zuckerwaren – von A bis Z (mit Experiment und Rezepten) 147 9 Das Kohlenhydrat Cellulose – vom Papier bis zum Lebensmittel zusatzstoff (mit Experimenten) 153 Literatur 167 Anhang 169 Liste der Experimente 177 Liste der Rezepte 180 Register 181

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Book SynopsisDie Biotechnologie liefert die Grundlagen für eine nachhaltige Herstellung von Produkten zur Versorgung der Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln, Medikamenten und anderen notwendigen Gütern. Um den weltweit steigenden Bedarf an biotechnologischen Prozessen zu realisieren, sind Ingenieurinnen und Ingenieure mit biotechnologischen Kenntnissen erforderlich. In diesem praxisnahen Buch werden Aufgaben aus den Bereichen Bioreaktoren, Bioreaktionstechnik, Steriltechnik, Scale-Up, Anlagenplanung- und betrieb, Investitions- und Kostenanalyse und Wirtschaftlichkeit exemplarisch gelöst und erlauben dem Leser eine einfache Nachvollziehbarkeit. Zahlreiche Referenzen geben dem Leser außerdem die Möglichkeit zur Vertiefung des erworbenen Wissens und diese Aufgabensammlung stellt damit die perfekte Ergänzung zum Standardwerk "Bioverfahrensentwicklung" von Professor Storhas dar. Neben einer integrierten Formelsammlung und einer kurzen, praxisorientierten Einführung umfasst das didaktische Konzept eine Einteilung der Aufgaben in unterschiedliche Typen, die exemplarisch und mit Hilfe von Kommentaren und Faustformeln aus der Praxis gelöst werden. Diese anwendungsbezogene Vertiefung in der Bioverfahrensentwicklung eignet sich besonders für Interessierte im Bereich der Bioverfahrenstechnik und verwandter Disziplinen, Studenten der Ingenieurs- und Naturwissenschaften sowie Verfahrenstechniker.Trade Review"Gestellte Aufgaben werden mithilfe von bewährten Faustformeln gelöst und verbinden Hochschullehre und industrielle Praxis." PROCESS (06/2018) "Mit den Themenbereichen Bioreaktoren, Bioreaktionstechnik, Steriltechnik, Scale-Up, Anlagenplanung- und betrieb, Wirtschaftlichkeit, Investitions- und Kostenanalyse deckt das Buch alle relevanten industriellen Fragestellungen ab." LVT ? Lebensmittel Industrie (06/2018) "Die Aufgaben werden exemplarisch mit Hilfe von bewährten Faustformeln gelöst und verbinden Hochschullehre und industrielle Praxis miteinander." LABO (05/2018) "Das Buch deckt alle relevanten industriellen Fragestellungen ab." Allgemeines Ministerialblatt der Staatsregierung Bayern (31.07.2018) Table of ContentsVorwort XI Formelzeichenerklärung XV Indizes XIX 1 Ergänzende Theorien 1 1.1 Bedeutung des Leistungseintrags – Methoden zur Bestimmung 1 1.1.1 Standard und klassische Methoden 1 1.1.2 Wärmebilanz und Schnittpunktmethode aus Temperaturmessungen 2 1.2 Kritische Toträume aus Sicht der Sterilisation 5 1.2.1 Sterilkonstruktionen aus Sicht des Sterilisierens 5 1.2.2 Praktische Bedeutung realer Konstruktionsdetails 7 1.3 Auslegungsroutine eines Sterilisationsprozesses 9 1.3.1 Einleitung 9 1.3.2 Ermittlung des Sterilisationskriteriums 11 1.3.3 Ermittlung eines Mediumskriteriums 14 1.3.4 Sterilisationsarbeitsdiagramm 17 1.3.5 Umsetzung in kontinuierlich betriebene Sterilisationsanlagen 21 1.4 Spezielle Betrachtungen zum Sauerstoffsignal 23 1.4.1 Sauerstoffsignal (Partialdruck, Gelöstkonzentration) 23 1.4.2 Methode zur Bestimmung des Henry-Koeffizienten 30 1.5 Erweiterung der Zweifilmtheorie 35 1.5.1 Basis 1. Fick’sches Gesetz 35 1.5.2 Erweiterte Gedanken zur kL ⋅ a-Bestimmung 43 1.5.3 Dynamische Methode 45 1.6 Auswahl eines Bioreaktors – Update 48 1.6.1 Kurzfassung der Auswahlroutine 48 1.6.2 Reaktorvolumen 50 1.7 Besonderheiten zur Gasbilanzierung 50 1.7.1 Einleitung 50 1.7.2 Angabe der Begasungsrate 50 1.7.3 Gasbilanzierung 52 1.8 Modellierung und Simulation von Betriebsweisen 57 1.8.1 Allgemeine Betrachtungen 57 1.8.2 Modellaufbau 58 1.8.3 Modellierungsgrundlagen 59 1.9 Modellierung der synchronisierten Parallelfermentation für den Scale-up 63 1.9.1 Einleitung 63 1.9.2 Parameterblockbildung (Systematik, Probleme, Grenzen, Gegenläufigkeit, Bewertung, Zusammenstellung) 64 1.9.3 Synchronisierte Parallelfermentationen 65 1.9.4 Symbiose von Simulation und synchronisierter Parallelfermentation 68 1.9.5 Simulationsmodell in Berkeley-MADONNA® 70 1.10 Konzeption einer Anlagenplanung 74 1.10.1 Allgemeine Betrachtungen 74 1.10.2 SuperPro Designer® 74 2 Rechenaufgabenmanagement und Aufgabentypen 77 2.1 Beschreibung der Aufgabentypen 77 2.1.1 Bioreaktoren 77 2.1.2 Bioreaktions- und Bioverfahrenstechnik 85 2.2 Problemmanagement 117 2.2.1 Lösungsstrategien 117 2.2.2 Vorgehen bei der Formulierung einer Aufgabenstellung 119 2.2.3 Vorgehen bei der Lösung einer Aufgabenstellung 119 2.3 Vorgehensweise bei der Aufgabenbearbeitung 120 2.3.1 Isolation der gegebenen Größen 120 2.3.2 Herausarbeitung der gesuchten Größen 121 2.3.3 Lösungen und Interpretation der Ergebnisse 121 3 Aufgabenthemen 123 3.1 Bioreaktorauswahl und Konstruktionsdetails 123 3.1.1 Auswahl eines geeigneten Bioreaktors 123 3.1.2 Kritische Stellen im Sterilbereich 124 3.1.3 Dichtigkeit unter dem Aspekt der Steriltechnik 126 3.1.4 Beurteilung von Sterilkonstruktionen 128 3.1.5 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.1.1 bis 3.1.4 131 3.1.6 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.1.1 bis 3.1.4 137 3.2 Wärmetechnische Betrachtungen 143 3.2.1 Abgaskühlung (Wärmeaustausch allgemein) 143 3.2.2 Wärmeaustausch unter dem Aspekt des Scale-ups 145 3.2.3 Wärmetausch und Scale-up – Lösungsansätze 146 3.2.4 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.2.1 bis 3.2.3 147 3.2.5 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.2.1 bis 3.2.3 152 3.3 Wirbelschicht 156 3.3.1 Auslegung einer Wirbelschicht mit Carrier 156 3.3.2 Auslegung einer Wirbelschicht mit Fibra-Cel®-Disc 157 3.3.3 Auslegung einer Wirbelschicht mit dem Reh-Diagramm 159 3.3.4 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.3.1 bis 3.3.3 162 3.3.5 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.3.1 bis 3.3.3 168 3.4 Sterilisation 174 3.4.1 Beweisführung der Steigung 174 3.4.2 Sterilisation: Vergleich chemisch – Hitze 176 3.4.3 Sterilisation: Vergleich Batch und KONTI 179 3.4.4 KONTISTER: Rohr oder Wendel 180 3.4.5 Mediumssterilisation – Durchflusssterilisation ideal und real 182 3.4.6 Titerreduktion von Viren 183 3.4.7 Sterilisation bei realem Temperaturverlauf 184 3.4.8 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.4.1 bis 3.4.7 187 3.4.9 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.4.1 bis 3.4.7 201 3.5 Messtechnische Effekte 218 3.5.1 Bewertung des Sauerstoffsignals und Bestimmung des Henry-Koeffizienten 218 3.5.2 Onlinebestimmung von Milchsäure 220 3.5.3 Bestimmung eines Limitierungszustandes für Sauerstoff 223 3.5.4 Leistungsberechnung 225 3.5.5 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.5.1 bis 3.5.4 227 3.5.6 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.5.1 bis 3.5.4 234 3.6 Fermentation 246 3.6.1 Auslegung einer Fermentation 246 3.6.2 Auslegung und Entsorgung 248 3.6.3 Stofftransport mit Begasungsrate 250 3.6.4 Fermentation und Biomassegewinnung 251 3.6.5 Stofftransport – OTR = OUR, Diffusionskoeffizient bestimmen 252 3.6.6 Wirkstoffherstellung mit einem Pilz in Blasensäule – Scherung 254 3.6.7 Fermentation im Spiegel des Scale-ups 256 3.6.8 Vom Schüttelkolben in die Produktion – Hilferuf aus dem Labor 257 3.6.9 Mischgüte und Scherung bei pH-Wert-Kontrolle 259 3.6.10 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.6.1 bis 3.6.9 261 3.6.11 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.6.1 bis 3.6.9 276 3.7 Aufarbeitung – Down-Stream-Processing 289 3.7.1 Reinigung durch Auswaschen 289 3.7.2 Abtrennung von Ethanol aus wässrigem Medium (Wasser) 291 3.7.3 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.7.1 und 3.7.2 294 3.7.4 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.7.1 und 3.7.2 297 3.8 Modellierung 303 3.8.1 Simulation von Batch – Fedbatch – KONTI 303 3.8.2 Symbiose von Simulation, SPF und Scale-up einer Fermentation 314 3.8.3 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.8.1 und 3.8.2 316 3.8.4 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.8.1 und 3.8.2 332 3.9 Anlagenplanung 343 3.9.1 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der β-Galactosidaseherstellung 343 3.9.2 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung eines Vakuumprozesses zur Ethanolherstellung 346 3.9.3 Lösungsebene 1 zu Abschn. 3.9.1 und 3.9.2 347 3.9.4 Lösungsebene 2 zu Abschn. 3.9.1 und 3.9.2 368 3.9.5 „Tierische“ Bioverfahrenstechnik – Der BioVT-Zoo 380 Anhang A Formelsammlung 385 A.1 Leistungsberechnung, Mischzeitcharakteristik und Kräfte (→ Einheiten siehe Formelzeichenerklärung am Anfang des Buches) 385 A.2 Volumen- und Flächenberechnungen (Längen – Flächen – Volumen) 386 A.3 Stofftransportvorgänge, -geschwindigkeit – Wärmetransport 389 A.4 Reaktion, Kinetiken, Umsatz 391 A.4.1 Volumen und Reaktionskinetiken 391 A.4.2 Sterilisationskriterien, Mediumskriterium 393 A.4.3 Monod-Kinetiken 393 A.5 Bilanzgleichungen: Umsatz, Ausbeute, Selektivität 393 A.6 Feuchte Luft und andere Stoffdaten 394 A.7 Verweilzeitverteilung 395 A.8 Wirbelschicht 396 A.9 Enzymkinetik – Hemmtypen 398 A.10 Dichtigkeit 398 A.11 Übertragungsregeln – Scale-up-Regeln 399 A.12 Allgemeine mathematische Regeln 399 A.13 Kennzahlen und Sonstiges 399 A.14 Kostenschätzung – Wirtschaftlichkeit 400 A.15 Konstanten 401 Anhang B Hilfsmittel 403 B.1 Nomogramm zur Ermittlung des Kontaminationsfaktors 403 B.2 Unterteilung von Bioreaktoren 404 B.2.1 Bioreaktorgruppe 1 – pneumatisch und hydraulisch betrieben 404 B.2.2 Bioreaktoren 2 – hydraulisch und mechanisch betrieben 405 B.3 Tabelle der Einsatzbereichsmöglichkeiten der zwölf Bioreaktoren 406 B.4 Kritische Stellen 407 B.5 Widerstandsbeiwert an einer umströmten Kugel 408 B.6 Dampfdruckkurve 409 B.7 Reh-Diagramm zur Auslegung einer Wirbelschicht 410 B.8 Mollier-Diagramme 411 B.9 Schüttelkolben – Becherglas 413 Anhang C Ergänzende Hinweise 415 C.1 Theorie (zu Kapitel 1) 415 C.2 Sterilisation 418 C.3 Modellierung und Simulation 420 C.3.1 Simulation Batch 420 C.3.2 Fed-Batch 421 C.3.3 KONTI (A) 426 C.3.4 KONTI (B) (CSTR Steady-State) 427 C.4 Löslichkeit von Gasen in Wasser u. ä. 429 C.5 Dampftabelle 430 C.6 Faustwerte – Standardwerte – Erfahrungswerte 430 Literatur 433 Stichwortverzeichnis 437

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Book SynopsisDie Visionen von heute können die Realität von morgen sein - die Naturwissenschaften werden auch in Zukunft die Grenzen der menschlichen Erkenntnis immer weiter hinausschieben!Trade Review"Die besondere Begabung Ganteförs ist, komplexe und komplizierte wissenschaftliche Zusammenhänge so darzustellen, dass sie auch für einen Laien verständlich werden." Lebensmittelchemie (31.07.2017) "Wer wissen will, ob es irgendwann einmal "Supermenschen" geben wird oder wir in der Zukunft Gedanken lesen werden können, der kann sich hier sehr aufregende Antworten holen." Deutsche Behinderten-Zeitschrift (27.06.2017) "Auf den interessierten Laien zugeschnitten, werden die komplexen Themen des Buches in elf Kapiteln gut verständlich und so kurz und anschaulich wie möglich erklärt. Da jedoch schon zu Beginn des Buches beim Lesen einige Ungereimtheiten auftreten, betrachtet man als Leser die nachfolgenden Erläuterungen dann doch mit etwas gemischten Gefühlen. Dennoch ist es ein interessantes Buch, das spannende Themen aufgreift und damit etwas Licht auf den Stand der heutigen Forschung und die Zukunftshoffnungen der Wissenschaftler wirft." leser-welt.de (08.05.2017) "Die Lektüre empfiehlt sich als optimistisches Gegengewicht in einer Zeit, in der die pessimistischen Stimmen häufig überhand nehmen. Der Band ist vor allem für diejenigen lesenswert, die sich einen Überblick darüber verschaffen wollen, was derzeit Kenntnisstand der Naturwissenschaften ist und welche Vorstöße diese in Regionen unternehmen, in denen sie auf plausible Vermutungen angewiesen sind." Nachrichten aus der Chemie (05.04.2017) "Der Rezensent hat dieses bemerkenswerte Buch mit großem Interesse, ja Begeisterung, gelesen. Er kann es allen Kolleginnen und Kollegen als Lektüre empfehlen, die Argumente suchen, um an die Zukunft der Naturwissenschaften glauben zu können." Prof. Dr. Steinhart, Universität Hamburg (07.03.2017) "Der Autor will mit seinem Buch etwas gegen die Technologieskepsis und die grassierende Zukunftsangst tun: Ob ihm dies gelingt, bleibt offen. Aber zum Nachdenken bringt er den Leser, und das ist eigentlich noch wichtiger." Naturwissenschaftliche Rundschau (01.03.2017) "Wer sich als Leser wieder auf den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik bringen möchte, dem sei dieses Buch ans Herz gelegt. So schnell und kompakt wird der aktuelle Kenntnisstand in kaum einem Buch vermittelt." astronomie.de (22.01.2017) "Gerd Ganteför bietet einen gut verständlichen Überblick über den Stand der Forschung und die möglichen zukünftigen Erkenntnisse. Das Buch ist jedem zu empfehlen, der einen gut zu lesenden und spannenden Überblick sucht. Mit klarem Strich zeichnet es eine Zukunftsvision, die Hoffnung und zumindest Interesse an der Technik weckt, manchmal jedoch allzu sehr an die aus Star Trek bekannte, durch Technologie erlöste Menschheitsvorstellung erinnert." theologie-naturwissenschaften.de (21.02.2017) "Wie auch immer, dem Leser offenbart sich ein sehr spannendes Thema mit faszinierenden und manchmal auch verblüffenden Erkenntnissen. (...) Auf jeden Fall muss man dieses Buch gelesen, besser verinnerlicht haben." Raumfahrt Concret (20.01.2017) "Wer wissen will, ob es irgendwann einmal 'Supermenschen' geben wird oder wir in der Zukunft Gedanken lesen werden können, der kann sich in Gerd Ganteförs unterhaltsamen und höchst informativen Sachbuch sehr aufregende Antworten abholen." kultbote.de (19.01.2017) "Ein Buch, das Fragen beantwortet, Hoffnung macht und doch an seine Grenzen stößt, an die Grenzen der Naturgesetze. Spannend zu lesen, mit wissenschaftlichem Aufbau, dennoch sehr informativ." amazon.de (07.01.2017) "Ein leicht lesbares, hochaktuelles Buch, nachdrücklich allen Büchereien zu empfehlen." Buchprofile (02.01.2017) "Implantierte Kameras, die Augen ersetzen; Pillen gegen Krebs; Exo-Skelette - eine Art Rüstung, die Körperkraft mit Maschinenkraft verstärkt oder Nanopartikel im Blut, die soviel Sauerstoff speichern, dass Menschen über eine halbe Stunde lang unter Wasser bleiben könnten? Viele der vorgestellten Projekte sind heute tatsächlich noch Science Fiction. Einen eindeutigen Zeitraum zu nennen, wann diese Entwicklungen Realität werden, wäre unseriös. Aber allein die fundierte Dokumentation, dass all dies tatsächlich Science und nicht nur Fiction ist, macht Eindruck." ORF Hörfunk (30.12.2016) "Ein spannendes Buch für Leser, die ein gewisses Grundverständnis und ein Interesse für naturwissenschaftliche Fragestellungen mitbringen. (...) Dabei kommt ein unterhaltsamer Erzählstil nicht zu kurz, der die Leser nicht ermüden lässt." Lebensmitteltechniker Mitteilungen (30.12.2017) "Spannende naturwissenschaftliche Visionen hat der Physikprofessor Ganteför in diesem Buch versammelt. (...) Informativ und unterhaltsam erörtert er Fragen wie 'Kann Wissen direkt in das Gehirn übertragen werden?' oder: 'Beamen: Das Transportmittel der Zukunft?' und punktet mit fundiertem Wissen und originellen Denkanstößen." DUZ (20.12.2016) "Gerd Ganteför räumt mit der weitverbreiteten Meinung auf, in der Wissenschaft seien keine großen Erkenntnisse wie etwa die Quantentheorie mehr zu erwarten. (...) Wer also wissen will, ob es irgendwann einmal "Super-Menschen" geben wird, oder wir in der Zukunft Gedanken lesen können werden, der kann sich hier sehr aufregende Antworten abholen." CHEManager (11/2016) "In "Heute Science Fiction, morgen Realität" skizziert der Konstanzer Physikprofessor Gerd Ganteför die Grenzen der heutigen naturwissenschaftlichen Erkenntnis und wirft einen Blick über sie hinaus. Auf diese Weise zeichnet er ein spannendes Bild möglicher naturwissenschaftlich-technischer Entwicklungen." spektrum.de (11/2016) "Während Lisa Randall mit ähnlichen Grundlagen mehr auf die retrospektive Erklärung des belebten Universums zielt, richtet der neue Band aus der Reihe "Erlebnis Wissenschaft" den Blick nach vorn und versammelt die spannendsten naturwissenschaftlichen Themen der Zukunft." ekz.Bibliotheksservice (11/2016) "Mit "Heute Science Fiction, morgen Realität?" bietet Gerd Ganteför auch und gerade absoluten Wissenschafts-Laien einen spannenden und leicht verständlichen Einblick in die Möglichkeiten der Wissenschaft von morgen, welche ebenso vielfältig bunt sind wie das Cover des Buches. Doch dank eben dieser Themenvielfalt bin auch ich als "Wissenschafts-Profi" bei der Lektüre hier und da ins Staunen gekommen." keinsteins-kiste.de (11/2016) "Fundiert, ruhig, sachlich, mit vielfachen Abbildungen illustriert, führt Ganteför im Buch den Status quo der wissenschaftlichen Forschung und dessen, was auf dieser Basis demnächst möglich sein könnte (...), sehr verständlich aus." Q'Phaze (11/2016) "Eine interessante und überaus lehrreiche Lektüre (...), über das, was die Welt ausmacht, wo das herkommt und wo es auch ganz konkret hingehen könnte." rezensionsseite.de (10/2016) "Das Buch besticht durch seine klare und leicht verständliche Sprache, mit der der Autor trotzdem eine Menge detailliertes Wissen vermittelt. Faszinierend und interessant." buchrezicenter.de (10/2016) "Ein verständliches Einstiegswerk in die Welt der Technologie." Technological Reviews (10/2016) "Wäre Beamen angenehmer als ein Langstreckenflug? Nein, das Naturgesetz der Erhaltung der Energie kann man nicht umgehen, und Masse nicht an einem Ort verschwinden und woanders auftauchen. Diese und mehr Fragen beantwortet Ganteför hier auf gut lesbare und doch wissenschaftliche Weise." Die Presse (08.10.2016) "Das Buch stellt so viele Fragen (...), die zum Nachdenken und auch zum Träumen auf jeden Fall anregen, so schaut unbedingt selbst einfach mal rein, es lohnt sich sehr." mediennerd.de (28.09.2016)Table of ContentsÜber den Autor v Vorwort ix 1 Einleitung 1 Ein grundlegendes Rätsel: Die Naturkonstanten 2 Das Zeitalter des Pessimismus 4 Ist eine Zukunft ohne Entwicklung möglich? 5 Der Optimismus der Nachbarn 6 Der erste Schritt: Die Grenzen des Wissens erkennen 6 2 Das Wunder des Universums 9 Wie weit ist es bis zum Ende der Welt? 9 Gibt es eine zweite Erde? 13 Gibt es außerirdisches Leben? 21 Gibt es außerirdisches intelligentes Leben? 28 3 Reisen zu den Sternen 31 Sind Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit möglich? 31 Wird man durch die Zeit reisen können? 34 Beamen: Transportmittel der Zukunft? 36 Werden wir jemals zu den Sternen reisen? 38 4 Energiequellen der Zukunft 45 Lassen sich Schwarze Löcher zähmen? 45 Wird es neue, unerschöpfliche Energiequellen geben? 50 5 Visionen der Biologie 59 Können Dinosaurier wieder zum Leben erweckt werden? 59 Wie ist das Leben auf der Erde entstanden? 69 Kann der Mensch künstliches Leben erschaffen? 78 6 Visionen der Medizin 87 Werden alle Krankheiten besiegt werden? 87 Bleibt das ewige Leben ein ewiger Traum? 102 Wird es Supermenschen geben? 112 7 Geist und Bewusstsein 121 Kann Wissen direkt in das Gehirn übertragen werden? 121 Wird man Gedanken lesen können? 132 Wird es intelligente Computer geben? 137 Kann ein Ichbewusstsein in einen Computer kopiert werden? 145 8 Die Grenzen des Wissens: Die Elementarteilchen 151 Was sind Quarks? 151 Gibt es eine Weltformel? 159 Was sind Raum und Zeit? 164 Was ist eigentlich ein Teilchen? 169 Das Higgs-Feld: Eine neue Äthertheorie? 175 9 Die Grenzen des Wissens: Die Naturgesetze 179 Warum sind die Naturgesetze so wie sie sind? 179 Warum gibt es vier Naturkräfte? 183 Was bestimmt die Werte der Naturkonstanten? 186 Warum ist im Universum Leben möglich? 189 10 Die Grenzen des Wissens: Das Universum 191 Ist das Universum wirklich in einem Urknall entstanden? 191 Wo ist die Antimaterie geblieben? 195 Was ist die dunkle Materie? 197 Was ist die Quelle der Dunklen Energie? 200 Expandierte das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit? 204 Was war vor dem Urknall? 206 11 Eine Vision der Zukunft 209 Aufbruch ins Universum 210 Neue Energiequellen 211 Visionen der Biologie 212 Visionen der Medizin 213 Bewusstsein und künstliche Intelligenz 214 Vorstoß ins Unbekannte 215 Sachverzeichnis 219

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Book Synopsis"Mathematische Statistik" hat wegen des großen Anwendungsbedarfes stetig an Attraktivität gewonnen - und auch theoretisch sind neue Ansätze entwickelt worden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Versuchsplanung, die häufig gegenüber der Auswertung vernachlässigt wird. Unter konsequenter Berücksichtigung der Entwicklungen der letzten Jahrzehnte ist ein neues Buch entstanden. Kenntnisse in der Maßtheorie und der Wahrscheinlichkeitsrechnung sind hilfreich, aber nicht notwendig, da die Autoren die Materie leicht verständlich beschrieben haben. Ein Schwerpunkt liegt auf der Versuchsplanung, die zu oft vernachlässigt wird und oft neben der Auswertung benachteiligt ist. Konsequenterweise nimmt in diesem Buch die Planung des Stichprobenumfangs und die Beschreibung von Versuchsanlagen einen großen Raum ein - immer eingebettet in die passenden Auswertungsverfahren wie die Varianz- und Regressionsanalyse. Ein Muss für alle Natur- und Ingenieurwissenschaftler, die empirisch arbeiten und daneben auch an der Begründung der Methoden interessiert sind.Trade Review "Wer die Zeit und Muße hat, seine statistischen Kenntnisse zu vertiefen oder zu erweitern, dem sei dieses Buch ausdrücklich ans Herz gelegt." Krankenhauspharmazie (01.12.2016) "Fazit: Empfehlenswert." Einschlag (15.06.2016) "Das vorliegende Werk bietet nun empirisch arbeitenden und zugleich an der Begründung der Methoden interessierten Mathematikern wie Natur- und Ingenieurwissenschaftlern eine umfassende Darstellung der aktuellen statistischen Auswertungsverfahren mitsamt Theorie unter besonderer Berücksichtigung der zugrundeliegenden Versuchsplanung." ekz.bibliotheksservice (15.02.2016) "An eternal challenge for authors of statistics textbooks is to establish a credible relationship between data = the real world and the abstract concepts from which the mathematical theory of statistics evolves. The present book does this better than most. Its presumed audience are graduate students (with a good knowledge of probability) in natural sciences, engineering, but also mathematics. [...]" Walter Krämer, Statistical Papers (10.02.2016)Table of ContentsVorwort XI 1 Grundbegriffe der mathematischen Statistik 1 1.1 Grundgesamtheit und Stichprobe 2 1.2 Mathematische Modelle fur Grundgesamtheit und Stichprobe 7 1.3 Suffizienz und Vollstandigkeit 9 1.4 Der Informationsbegriff in der Statistik 20 1.5 Statistische Entscheidungstheorie 27 1.6 Ubungsaufgaben 31 Literatur 36 2 Punktschätzung 39 2.1 Optimale erwartungstreue Schatzfunktionen 41 2.2 Varianzinvariante Schatzung 52 2.3 Methoden zur Konstruktion und Verbesserung von Schatzfunktionen 56 2.4 Eigenschaften von Schatzfunktionen 68 2.5 Ubungsaufgaben 75 Literatur 78 3 Statistische Tests und Konfidenzschätzungen 81 3.1 Grundbegriffe der Testtheorie 81 3.2 Das Neyman-Pearson-Lemma 89 3.3 Tests fur zusammengesetzte Alternativhypothesen und einparametrische Verteilungsfamilien 98 3.4 Tests fur mehrparametrische Verteilungsfamilien 112 3.5 Konfidenzschatzungen 135 3.6 Sequentielle Tests 143 3.7 Bemerkungen zur Interpretation 166 3.8 Ubungsaufgaben 167 Literatur 172 4 Lineare Modelle – Allgemeine Theorie 175 4.1 LineareModelle mit festen Effekten 175 4.2 Lineare Modelle mit zufalligen Effekten – gemischte Modelle 194 4.3 Ubungsaufgaben 198 Literatur 198 5 Varianzanalyse – Modelle mit festen Effekten (Modell I der Varianzanalyse) 201 5.1 Einfuhrung 201 5.2 Varianzanalyse in einfaktoriellen Versuchen (einfache Varianzanalyse) 209 5.2.1 Das Modell und Auswertungsverfahren 209 5.3 Klassifikation nach zwei Faktoren (zweifache Varianzanalyse) 225 5.4 Dreifache Klassifikation 264 5.5 Ubungsaufgaben 283 Literatur 284 6 Varianzanalyse – Schätzung von Varianzkomponenten (Modell II der Varianzanalyse) 285 6.1 Einfuhrung – lineareModelle mit zufalligen Effekten 285 6.2 Einfache Klassifikation 289 6.3 Schatzfunktionen fur Varianzkomponenten und ihre Spezialfalle der zweifachen und dreifachen Klassifikation 306 6.4 Versuchsplanung 329 6.5 Ubungsaufgaben 331 7 Varianzanalyse – Modelle mit endlichen Stufengesamtheiten und gemischte Modelle 335 7.1 Einfuhrung – Modelle mit endlichen Stufengesamtheiten 335 7.2 Regeln zur Ableitung von SQ, FG, DQ und E(DQ) im balancierten Fall fur beliebige Klassifikationen und Modelle 338 7.3 Varianzkomponentenschatzung in gemischten Modellen 343 7.4 Varianzkomponentenschatzung in speziellen gemischten Modellen 348 7.5 Tests fur feste Effekte und Varianzkomponenten 362 7.6 Ubungsaufgaben 366 Literatur 366 8 Regressionsanalyse – Lineare Modelle mit nicht zufälligen Regressoren und zufälligen Regressoren 367 8.1 Einfuhrung 367 8.2 Parameterschatzung 370 8.3 Hypothesenprufung 386 8.4 Konfidenzbereiche 395 8.5 Modelle mit zufalligen Regressoren 398 8.6 Gemischte Modelle 405 8.7 Abschliesende Bemerkungen zu den Modellen der Regressionsanalyse 406 8.8 Ubungsaufgaben 408 Literatur 409 9 Regressionsanalyse – Eigentlich nichtlineares Modell I 411 9.1 Bestimmung der Schatzwerte nach der Methode der kleinsten Quadrate 414 9.2 Geometrische Betrachtungen 422 9.3 Asymptotische Eigenschaften und die Verzerrung der MKQ-Schatzung 432 9.4 Konfidenzschatzungen und Tests 436 9.5 Optimale Versuchsplanung 443 9.6 Spezielle Regressionsfunktionen 448 9.7 Ubungsaufgaben 471 Literatur 472 10 Kovarianzanalyse 475 10.1 Einfuhrung 475 10.2 AllgemeinesModell I–I der Kovarianzanalyse 476 10.3 Spezielle Modelle der Kovarianzanalyse fur die einfache Klassifikation 483 10.4 Ubungsaufgaben 488 Literatur 488 11 Statistische Mehrentscheidungsprobleme 489 11.1 Auswahlverfahren 490 11.2 Multiple Vergleichsprozeduren 511 11.3 Veranschaulichung derMethoden an einem Zahlenbeispiel 531 11.4 Ubungsaufgaben 536 Literatur 537 12 Versuchsanlagen 539 12.1 Einfuhrung 540 12.2 Blockanlagen 543 12.3 Zeilen-Spalten-Anlagen 573 12.4 Programme zur Konstruktion von Versuchsanlagen 577 12.5 Ubungsaufgaben 577 Literatur 578 13 Lösungen und Lösungsansätze zu den Übungsaufgaben 581 Anhang A Symbolik 607 Anhang B Abkürzungen 611 Anhang C Wahrscheinlichkeits- bzw. Dichtefunktionen von Verteilungen 613 Anhang D Tabellen 615 Sachverzeichnis 623

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Book SynopsisDie zweite Auflage eines Standardwerks: Alle wichtigen Aspekte und Techniken der Elektrophorese werden abgedeckt, von SDS-PAGE und Isotachophorese bis zu isoelektrischer Fokussierung, blauer Nativ-Elektrophorese und zweidimensionalen Methoden. Speziell auf die Bedürfnisse von Laboranten und technischen Angestellten zugeschnitten, stehen praktische Gesichtspunkte und Methoden im Mittelpunkt des Buchs. Nach einem Überblick über alle gängigen Elektrophoresetechniken mit einer Einführung in Detektion, Musterauswertung und Proteomik folgen Kapitel zu Instrumentierung und benötigten Arbeitsmaterialien. Detaillierte Methodenanleitungen erleichtern auch dem Anfänger den praktischen Einstieg in die Welt der Elektrophorese. Die Begleitwebsite mit zahlreichen Animationen ermöglicht einen zusätzlichen visuellen Zugang zu den einzelnen Techniken.Trade Review"Trotz des Preises ist es ein empfehlenswertes Buch für all diejenigen, die viel mit diesen Techniken zu tun haben, und wissen, wie frustrierend es ist, Tage an Arbeit in eine Detektion gesteckt zu haben, ohne ein vernünftiges Ergebnis zu erzielen, aber auch, ohne zu wissen, warum." Fachschaft Medizin Universität Münster (01.02.2017) "Für Elektrophorese-affine Forscher lohnt sich die Anschaffung von Reiner Westermeiers 'Elektrophorese-Praxisbuch' definitiv." Laborjournal (23.02.2017)Table of ContentsGeleitwort XV Vorwort XVII Vorwort zur ersten Auflage XIX Abkürzungen XXI Teil I Grundlagen 1 1 Elektrophorese 7 1.1 Allgemeines 7 1.1.1 Elektrophoresen in freier Lösung 7 1.1.2 Elektrophoresen in stabilisierenden Medien 11 1.1.3 Gelelektrophorese 12 1.1.4 Stromversorger 20 1.1.5 Trennkammern 20 1.2 Elektrophoresen in nicht restriktiven Gelen 25 1.2.1 Agarosegelelektrophorese 25 1.2.2 Polyacrylamidgelelektrophorese von niedermolekularen Substanzen 27 1.3 Elektrophorese in restriktiven Gelen 28 1.3.1 Der Ferguson-Plot 28 1.3.2 Agarosegelelektrophorese 29 1.3.3 Polyacrylamidgelelektrophorese von Nukleinsäuren 31 1.3.4 Polyacrylamidgelelektrophorese von Proteinen 34 Literatur 48 2 Isotachophorese 53 2.1 Wanderung mit gleicher Geschwindigkeit 55 2.2 Trennung der Substanzen in der Form einer Kette ion train 55 2.3 Zonenschärfungseffekt 55 2.4 Konzentrationsregulierungseffekt 56 Literatur 57 3 Isoelektrische Fokussierung 59 3.1 Prinzip 59 3.2 Gele für die IEF 61 3.2.1 Polyacrylamidgele 61 3.2.2 Agarosegele 63 3.3 Temperatur 64 3.4 Kontrolle des pH-Gradienten 64 3.5 Arten von pH-Gradienten 65 3.5.1 Freie Trägerampholyten 65 3.5.2 Immobilisierte pH-Gradienten 69 3.6 Präparative Isoelektrische Fokussierung 72 3.7 Titrationskurvenanalyse 73 Literatur 75 4 Hochauflösende Zweidimensional-Elektrophorese 79 4.1 IEF in IPG-Streifen 79 4.1.1 Streifengeometrie 80 4.1.2 pH-Gradienten 80 4.1.3 Einfluss von Salzen 80 4.1.4 Basische pH-Gradienten 81 4.1.5 Rehydratisieren von IPG-Streifen 82 4.1.6 Probenaufgabe 85 4.1.7 IEF-Bedingungen 87 4.1.8 Instrumentierung 88 4.2 SDS-PAGE 90 4.2.1 Äquilibrieren der IPG-Streifen 90 4.2.2 TechnischeKonzepte für die zweite Dimension (SDS-PAGE) 91 4.2.3 Geltypen 93 4.2.4 Gelherstellung 94 4.2.5 Durchführung der SDS-Elektrophorese 97 4.3 Proteomik 99 Literatur 99 5 Proteinprobenvorbereitung 103 5.1 Proteinquantifizierungsmethoden 103 5.2 Vorbereitung von nativen Proben 104 5.3 Proben für die SDS-Elektrophorese 105 5.3.1 SDS-Behandlung 105 5.3.2 Aufreinigung und Proteinanreicherung 109 5.4 Proben für die hochauflösende 2-D-PAGE 110 5.4.1 Waschen von Zellen 111 5.4.2 Zellaufschluss 111 Inhaltsverzeichnis VII 5.4.3 Probennahme und -aufbewahrung 112 5.4.4 Inaktivierung von Proteasen 114 5.4.5 Inaktivierung von Phosphatasen 114 5.4.6 Alkalische Bedingungen 114 5.4.7 Entfernung von störenden Substanzen 115 5.4.8 Vorfraktionierung 116 5.4.9 Spezialfall: Pflanzenproteine 117 Literatur 118 6 Proteindetektion 121 6.1 Fixierung 121 6.1.1 IEF-Gele 121 6.1.2 Agarosegele 122 6.1.3 SDS-Polyacrylamidgele 122 6.2 Färbungen nach der Elektrophorese 122 6.2.1 Organische Farbstoffe 122 6.2.2 Silberfärbung 123 6.2.3 Negativfärbung 125 6.2.4 Fluoreszenzfärbung 126 6.2.5 Spezifische Detektion 127 6.2.6 Visualisierung ohne Färbung 128 6.3 Proteinmarkierung 129 6.3.1 Proteinmarkierung mit Fluorophoren 129 6.3.2 Radioaktive Markierung von lebenden Zellen 130 6.4 Differenzgelelektrophorese (DIGE) 130 6.4.1 Minimal-Lysinmarkierung 131 6.4.2 Sättigung-Cysteinmarkierung 133 6.4.3 Der interne Standard 134 6.4.4 Planung eines Experiments 134 6.4.5 Die wichtigsten Vorteile von 2-D-DIGE 134 6.4.6 Vergleichende Fluoreszenzgelelektrophorese 135 6.5 Bildaufzeichnung, Bildanalyse, Spotpicken 136 6.5.1 Gehaltsbestimmungen 136 6.5.2 Bildaufzeichnungssysteme 138 6.5.3 Bildanalyse 141 6.5.4 Identifizierung und Charakterisierung von Proteinen 144 Literatur 146 7 Blotting 151 7.1 Transfermethoden 151 7.1.1 Diffusions-Blotting 151 7.1.2 Kapillar-Blotting 152 7.1.3 Press-Blotting 153 7.1.4 Vakuum-Blotting 153 7.1.5 Elektrophoretisches Blotting 154 7.2 Blotmembranen 157 7.3 Puffer für elektrophoretische Transfers 158 7.3.1 Proteine 158 7.3.2 Nukleinsäuren 160 7.4 Allgemeine Anfärbung 160 7.5 Blockieren 161 7.6 Spezialdetektion 161 7.6.1 Hybridisierung 161 7.6.2 Enzym-Blotting 162 7.6.3 Immun-Blotting 162 7.6.4 Lektin-Blotting 165 7.6.5 Stripping,Mehrfachanalyse 166 7.6.6 Doppel-Blotting 166 7.7 Proteinsequenzierung 166 7.8 Transferprobleme 166 7.9 Elektroelution von Proteinen aus Gelen 167 Literatur 169 Teil II Praktische Methodenanleitungen – Ausrüstung und Methoden 173 Methode 1 PAGE von Farbstoffen 183 M1.1 Probenvorbereitung 183 M1.2 Stammlösungen 183 M1.3 Vorbereitung der Gießkassette 184 M1.3.1 Dichtung 184 M1.3.2 Slotformer 184 M1.3.3 Zusammenbau der Gießkassette 185 M1.4 Gießen der ultradünnen Gele 187 M1.5 Elektrophoretische Trennung 187 M1.5.1 Entnahme des Gels aus der Kassette 187 Methode 2 Agarose- und Immunelektrophoresen 191 M2.1 Probenvorbereitung 191 M2.2 Stammlösungen 192 M2.3 Herstellung der Gele 192 M2.3.1 Agarosegelelektrophorese 192 M2.3.2 Immunelektrophoresegele 194 M2.4 Elektrophoresen 198 M2.4.1 Grabar-Williams-Technik 199 M2.4.2 Laurell-Technik 199 M2.5 Proteinnachweis 200 M2.5.1 Coomassie-Färbung (Agaroseelektrophorese) 200 M2.5.2 Immunfixation der Agaroseelektrophorese 200 M2.5.3 Coomassie-Färbung (Immunelektrophoresen) 201 M2.5.4 Silberfärbung 202 Literatur 202 Methode 3 Titrationskurvenanalyse 203 M3.1 Probenvorbereitung 203 M3.2 Stammlösungen 203 M3.3 Herstellung der leeren Gele 204 M3.3.1 Vorbereitung der Gießform 204 M3.3.2 Zusammenbau der Gelkassette 205 M3.3.3 Befüllen der Gelgießkassette 207 M3.3.4 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 207 M3.4 Titrationskurvenelektrophorese 209 M3.4.1 Erzeugung des pH-Gradienten (Lauf ohne Probe) 209 M3.4.2 Nativelektrophorese im pH-Spektrum 210 M3.5 Coomassie- und Silberfärbung 210 M3.5.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 210 M3.5.2 Acid-Violet-17-Färbung 211 M3.5.3 Fünf-Minuten-Silberfärbung getrockneter Gele 211 M3.6 Interpretation der Kurven 212 Literatur 214 Methode 4 Native PAGE in amphoteren Puffern 215 M4.1 Probenvorbereitung 216 M4.2 Stammlösungen 217 M4.3 Herstellung der leeren Gele 218 M4.3.1 Slotformer 218 M4.3.2 Zusammenbau der Gießkassette 219 M4.3.3 Polymerisationslösungen 220 M4.3.4 Befüllen der gekühlten Gelgießkassette 221 M4.3.5 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 221 M4.3.6 Waschen und Trocknen der Gele 222 M4.3.7 Quellen des Gels im amphoteren Puffer 222 M4.4 Elektrophorese 224 M4.5 Coomassie- und Silberfärbung 226 M4.5.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 226 M4.5.2 Acid-Violet-17-Färbung 227 M4.5.3 Fünf-Minuten Silberfärbung getrockneter Gele 227 Literatur 228 Methode 5 Agarosegel-IEF 231 M5.1 Probenvorbereitung 231 M5.2 Herstellung des Agarosegels 232 M5.2.1 Hydrophobisierung des Abstandhalters 232 M5.2.2 Zusammenbau der Gelkassette 232 M5.2.3 Herstellung der Agaroselösung (0,8% Agarose) 233 M5.3 Isoelektrische Fokussierung 235 M5.3.1 Herstellung der Elektrodenlösungen 235 M5.4 Proteinnachweis 237 M5.4.1 Coomassie-Blau-Färbung 237 M5.4.2 Immunfixation 237 M5.4.3 Silberfärbung 238 Literatur 239 Methode 6 PAGIEF in rehydratisierten Gelen 241 M6.1 Probenvorbereitung 241 M6.2 Stammlösungen 241 M6.3 Herstellung der leeren Gele 242 M6.3.1 Hydrophobisierung des Abstandhalters 242 M6.3.2 Zusammenbau der Gelkassette 242 M6.3.3 Befüllen der Gelgießkassette 243 M6.3.4 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 244 M6.3.5 Waschen des Gels 244 M6.3.6 Trocknen des Gels 245 M6.4 Isoelektrische Fokussierung 245 M6.4.1 Rehydratisierlösung (Servalyt™, Pharmalyte™) 245 M6.4.2 Quellen des Gels 245 M6.4.3 Proteintrennung 246 M6.4.4 Probenaufgabe 247 M6.5 Coomassie- und Silberfärbung 248 M6.5.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 248 M6.5.2 Acid-Violet-17-Färbung 249 M6.5.3 Die empfindlichste Silberfärbung für die IEF 249 M6.6 Methodischer Ausblick 251 Literatur 253 Methode 7 Horizontale SDS-Polyacrylamidelektrophorese 255 M7.1 Probenvorbereitung 255 M7.1.1 Nicht reduzierende SDS-Behandlung 255 M7.1.2 Reduzierende SDS-Behandlung 256 M7.1.3 Reduzierende SDS-Behandlungmit Alkylierung 257 M7.2 Proteinmarkierung mit einem Fluoreszenzfarbstoff 257 M7.2.1 Markierung 257 M7.2.2 Detektion 258 M7.3 Stammlösungen für die Gelherstellung 258 M7.4 Vorbereitung der Gießkassette 259 M7.4.1 Herstellen des Slotformers 259 M7.4.2 Zusammenbau der Gießkassette 260 M7.5 Gradienten-Gel 261 M7.5.1 Gießen des Gradientengels 261 M7.6 Elektrophorese 265 M7.6.1 Vorbereitung der Trennkammer 265 M7.6.2 Entnahme des Gels aus der Kassette 265 M7.6.3 Platzierung auf der Kühlplatte 265 M7.6.4 Elektrophorese 267 M7.7 Coomassie- und Silberfärbung 267 M7.7.1 Heiße Coomassie-Färbung 267 M7.7.2 Kolloidalfärbung 268 M7.7.3 Reversible Imidazol-Zink-Negativfärbung 269 M7.7.4 Silberfärbung 270 M7.7.5 Fluoreszenzfärbung mit SERVA Purple 270 M7.8 Blotting 271 M7.9 Methodischer Ausblick 272 M7.9.1 SDS-Elektrophorese in gewaschenen und rehydratisierten Gelen 272 M7.9.2 Trennung von Peptiden 273 Literatur 274 Methode 8 Vertikale PAGE 275 M8.1 Probenvorbereitung und Proteinmarkierung 276 M8.2 Stammlösungen für die SDS-PAGE 277 M8.3 Gießen von Einzelgelen 278 M8.3.1 Diskontinuierliche SDS-Polyacrylamidgele 278 M8.3.2 Gradientengele 279 M8.4 Gießen vonMehrfachgelen 281 M8.4.1 Multiple diskontinuierliche SDS-Polyacrylamidgele 282 M8.4.2 Multiple SDS-Polyacrylamidgradientengele 283 M8.5 Elektrophorese 286 M8.6 SDS-Elektrophorese von niedermolekularen Peptiden 288 M8.6.1 Stammlösungen 288 M8.7 Zweidimensional-Elektrophorese 289 M8.8 DNA-Elektrophorese 290 M8.9 Langzeitstabile Gele 291 M8.10 Proteindetektion 291 M8.11 Präparieren von Glasplatten mit Bind-Silan 292 M8.11.1 Beschichten einer Glasplatte mit Bind-Silan 292 M8.11.2 Entfernen von Gel und Bind-Silan von einer Glasplatte 293 Literatur 293 Methode 9 Blau-Nativ-PAGE 295 M9.1 Solubilisierung 295 M9.2 Stammlösungen 296 M9.3 Gießen der Gele 297 M9.4 Elektrophorese 299 Literatur 300 Methode 10 Semidry-Blotting von Proteinen 301 M10.1 Transferpuffer 303 M10.1.1 Kontinuierliches Puffersystem 303 M10.1.2 Diskontinuierliches Puffersystem 303 M10.1.3 Transfers aus Agarosegelen 304 M10.2 Technische Durchführung 304 M10.2.1 Gele ohne Trägerfolie 305 M10.2.2 Trägerfoliengebundene Gele 306 M10.2.3 Bei Verwendung von Nitrocellulose (NC)-Membran 306 M10.2.4 Bei Verwendung einer PVDF-Membran 307 M10.2.5 Proteintransfer aus den abgeschnittenen Gelen 308 M10.3 Färbung von Blotfolien 309 M10.3.1 Amidoschwarzfärbung 309 M10.3.2 Reversible Färbung 309 M10.3.3 Indian-Ink-Färbung 310 Literatur 311 Methode 11 IEF im immobilisierten pH-Gradienten 313 M11.1 Probenvorbereitung 314 M11.2 Stammlösungen 314 M11.3 Immobilinerezepturen 315 M11.3.1 Maßgeschneiderte pH-Gradienten 315 M11.4 Vorbereitung der Gießkassette 318 M11.4.1 Hydrophobisierung des Abstandhalters 318 M11.4.2 Zusammenbau der Gelkassette 319 M11.5 Herstellung der pH-Gradientengele 320 M11.5.1 Gießen des Gradienten 321 M11.6 Isoelektrische Fokussierung 327 M11.6.1 Probenaufgabe 327 M11.6.2 Elektrodenlösungen 328 M11.6.3 Fokussierungsbedingungen 328 M11.6.4 Messung des pH-Gradienten 329 M11.7 Coomassie- und Silberfärbung 329 M11.7.1 Kolloidale Coomassie-Färbung 329 M11.7.2 Acid-Violet-17-Färbung 330 M11.8 Strategien der IPG-Fokussierung 331 Literatur 332 Methode 12 Hochauflösende Zweidimensional-Elektrophorese 333 M12.1 Probenvorbereitung 334 M12.1.1 Probenaufreinigung 335 M12.1.2 Wichtige Hinweise zur kompletten Resolubilisierung der Pellets 335 M12.2 Proteinmarkierung mit einem Fluoreszenzfarbstoff 338 M12.2.1 Markierung einer Probe 338 M12.2.2 Detektion 338 M12.3 Stammlösungen für die Gelherstellung 339 M12.4 Gelherstellung 340 M12.4.1 IPG-Streifen 340 M12.5 SDS-Porengradientengele 344 M12.6 Trennbedingungen 346 M12.6.1 Erste Dimension (IPG-IEF) 346 M12.6.2 Äquilibrieren 351 M12.6.3 Zweite Dimension (SDS-Elektrophorese) 352 M12.7 Proteindetektion 356 M12.7.1 Färben von multiplen Gelen 356 M12.7.2 Kolloidalfärbung 358 M12.7.3 Reversible Imidazol-Zink-Negativfärbung 358 M12.7.4 Silberfärbung 359 M12.7.5 Fluoreszenzfärbung mit SERVA Purple 360 Literatur 361 Methode 13 Zweidimensional-Differenzgelelektrophorese (DIGE) 365 M13.1 Planung eines Experiments 365 M13.2 Probenvorbereitung 366 M13.2.1 Solubilisierung von DIGE-Proben 366 M13.2.2 Rekonstituierung der CyDyes 367 M13.2.3 Für Minimalmarkierung der Lysine 367 M13.2.4 Für Sättigungsmarkierung der Cysteine 368 M13.3 DIGE-Markierung 368 M13.3.1 Minimalmarkierung der Lysine 368 M13.3.2 Sättigungsmarkierung der Cysteine 369 M13.4 Vorbereitung für die Probenaufgabe auf die IPG-Streifen 371 M13.5 Detektion der DIGE-Spots 371 Literatur 372 Methode 14 PAGE von DNA-Fragmenten 373 M14.1 Stammlösungen 374 M14.1.1 Puffersystem I (Tris-Acetat/Tris-Tricin) 374 M14.1.2 Puffersystem II (Tris-Phosphat/TBE) 375 M14.2 Herstellung der Gele 375 M14.2.1 Vorbereitung der Gießkassette 375 M14.2.2 Herstellen des Slotformers 376 M14.2.3 Zusammenbau der Gießkassette 377 M14.2.4 Befüllen der Gelgießkassetten 378 M14.2.5 Entnahme des Gels aus der Gießkassette 379 M14.2.6 Waschen und Trocknen der Gele 379 M14.3 Probenvorbereitung 379 M14.3.1 PCR-Produkte generell 379 M14.3.2 SSCP-Proben 380 M14.4 Elektrophorese 381 M14.4.1 Anquellen von gewaschenen und getrockneten Gelen 381 M14.4.2 Vorbereitung der Elektrodendochte 383 M14.4.3 Entnahme des Gels aus der Kassette 383 M14.4.4 Platzierung auf der Kühlplatte 384 M14.4.5 Probenaufgabe und Elektrophorese 385 M14.5 Silberfärbung 386 Anhang A Problemlösungen 389 A.1 Häufige Fehler 389 A.2 Isoelektrische Fokussierung 392 A.2.1 PAGIEF mit Trägerampholyten 392 A.2.2 Agarosegel-IEF mit Trägerampholyten 401 A.2.3 Immobilisierte pH-Gradienten 406 A.3 SDS-Elektrophorese 413 A.3.1 Horizontale SDS PAGE 413 A.3.2 Vertikale PAGE 422 A.4 Zweidimensional-Elektrophorese 425 A.5 Semidry-Blotting 433 A.6 PAGE von DNA-Fragmenten 440 Literatur 443 Stichwortverzeichnis 445

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Book SynopsisThis first book specifically dedicated to ectoparasite drug discovery is unique in providing insights from the veterinary as well as the medical perspective, covering research from both industry and academia while paving the way for new synergies between the two research communities. Edited by a team combining 80 years of experience in academic research and industrial antiparasitic drug discovery, this volume of Drug Discovery in Infectious Diseases summarizes current knowledge in this rapidly expanding field. Comprehensive yet concise, this ready reference blends solid background information on ectoparasite biology with the very latest methods in ectoparasite drug discovery. Three major parts cover current ectoparasite control strategies and the threat of drug resistance, screening and drug evaluation, and the new isoxazoline class of ectoparasiticides. The future potential of mechanism-based approaches for repellents and parasiticides is thoroughly discussed, as are strategies for vaccines against ectoparasites, making the book ideal for parasitologists in academia as well as researchers working in the pharmaceutical industry.Table of ContentsList of Contributors VII Foreword XIII Preface XV Part One Strategies & Resistance 1 1 Comparison of Anti‐ectoparasite and Anti‐endoparasite Therapies and Control Strategies 3Debra J. Woods*, Tom L. McTier, and Andrew A. DeRosa 2 vaccination Against Ticks 25Theo P.M. Schetters* 3 Blocking Transmission of vector‐borne Diseases 43Sandra Schorderet‐Weber, Sandra Noack, Paul M. Selzer, and Ronald Kaminsky* 4 The Threat and Reality of Drug Resistance in the Cattle Tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus 95Heinz Sager*, Léonore Lovis, Christian Epe, and Ronald Kaminsky 5 Monitoring Drug Sensitivity in Cattle Ticks 109Leonore Lovis, Christian Epe, Ronald Kaminsky, and Heinz Sager* 6 New Developments in the Control of Human Lice 119John M. Clark* Part Two Screens & Models 139 7 Molecular Targets to Impair Blood Meal Processing in Ticks 141Petr Kopáček*, Jan Perner, Daniel Sojka, Radek Šíma, and Ondřej Hajdušek 8 Whole‐organism Screens for Ectoparasites 167Jeffrey N. Clark* and Cedric J. Pearce 9 In vitro Feeding Methods for Hematophagous Arthropods and Their Application in Drug Discovery 187Ard M. Nijhof* and Katharine R. Tyson 10 Testing in Laboratory Animal Models for Ectoparasiticide Discovery and Development 205Sandra Schorderet‐Weber* and Ronald Kaminsky 11 Testing in Target Hosts for Ectoparasiticide Discovery and Development 223Jeffrey N. Clark* Part Three Isoxazolines 243 12 Isoxazolines: A Novel Chemotype Highly Effective on Ectoparasites 245Tina Weber and Paul M. Selzer* 13 The Discovery of Afoxolaner: A New Ectoparasiticide for Dogs 259Ming Xu, Jeffrey K. Long, George P. Lahm*, Wesley L. Shoop, Daniel Cordova, Ty Wagerle, Ben K. Smith, Thomas F. Pahutski, Rafael Shapiro, Michael Mahaffey, Eric J. Hartline, Brandon R. Gould, Molly E. Waddell, Richard G. McDowell, John B. Kinney, Gail S. Jones, Robert F. Dietrich, Mark E. Schroeder, Daniel F. Rhoades, Eric A. Benner, and Pat N. Confalone 14 Development of Afoxolaner as a New Ectoparasiticide for Dogs 273Laura Letendre*, Diane Larsen, and Mark Soll 15 Discovery, Development, and Commercialization of Sarolaner (Simparica®), A Novel Oral Isoxazoline Ectoparasiticide for Dogs 295Debra J. Woods* and Tom L. McTier 16 Isoxazolines: Preeminent Ectoparasiticides of the Early Twenty‐first Century 319Alan Long* Index 353

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Book SynopsisEine bunte und überraschende Abenteuerreise durch die faszinierenden Weiten des Chemie-Universums: Wie erklärt die Chemie die Entstehung des Lebens, wie hat sie die Welt verändert und wie lassen sich die drängenden Probleme unserer Zeit mit ihrer Hilfe lösen? In zwölf Kapiteln geben uns ausgesuchte Spezialisten, Chemiker und Chemikerinnen einen Einblick in die Chemie als äußerst kreative und verantwortungsbewusste Wissenschaft. Viele praktische Beispiele, Produkte und Anwendungen zeigen das Potential der Chemie auf. So erfährt man etwa, dass eine moderne Energie- und Rohstoffversorgung ohne Chemie weder denkbar noch machbar ist und welche Bedeutung die Chemie für die moderne Informationstechnologie hat. Ein besonderes Augenmerk wird darauf gerichtet, welche Rolle die Chemie bei aktuellen und zukünftigen Herausforderungen unserer Gesellschaft spielt: Die ungebrochen wachsende Weltbevölkerung, die drohende Knappheit von Nahrung und Wasser, die Gesundheitsvorsorge und Heilung von Krankheiten, der ansteigende Energieverbrauch sowie der Erhalt unserer Lebensqualität - als stark interdisziplinär orientierte Wissenschaft schafft die Chemie die Grundlagen, um diese dringenden Probleme unserer Zeit nachhaltig anzugehen. Quo vadis Chemie? In diesem Buch wird kritisch und fachkundig diskutiert, wie sich die Chemie entwickeln muss, um diesen Aufgaben gerecht zu werden. Heute gelingt schon vieles, dennoch werden neue Denkansätze und innovative Prozesse und Produkte für die Zukunft gebraucht. Ohne Chemie ist keine Lösung möglich. Ein spannendes und informatives Buch für alle, die sich für Chemie und für die Welt, in der wir leben, interessieren und gerne wissen möchten, welche Rolle die Chemie nicht nur heute wahrnimmt, sondern vor allem zukünftig spielen sollte.Trade Review"Diese spannende und vielseitige Sachbuch reißt viele Themen an und zeigt, dass die Chemie wirklich nicht langweilig ist." Materials and Corrosion (12/2017) "Tatsächlich finden sich in dem reichhaltig bebilderten und im bewährten Layout der ChiuZ gestalteten Buch viele und vielfältige Beispiele dafür, was Chemie heute alles ist ?" Physik in unserer Zeit (01.12.2017) "Es empfiehlt sich für alle, die chemisches Interesse haben, bzw. für Personen in chemischen Berufen, die sich über den neueren Stand der Forschung informieren wollen." Chemie Ingenieur Technik (01.10.2017) "Laut Vorwort soll das Buch vor allem bei der Jugend, die vor der Berufswahl steht, Interesse an der Chemie wecken. Dazu ist es bestens geeignet, da es trotz z.T. sehr anspruchsvoller Inhalte durch die vielen Abbildungen und Zusammenfassungen gut lesbar bleibt." BIOSpektrum (01.10.2017) "Ein spannendes und informatives Buch für alle, die sich für Chemie und für die Welt, in der wir leben, interessieren, die mehr über die aktuellen Forschungsthemen wissen möchten und teilhaben wollen an den Überlegungen zur Zukunft." Leser-welt.de (16.08.2017) "Aus Anlass ihres Jubiläums hat die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) ein Buch veröffentlicht, das auf unterhaltsame Weise die Leistungen und Möglichkeiten der Chemie in all ihren Facetten beleuchtet. (...) Das Buch richtet sich sowohl an naturwissenschaftliche Laien als auch an Experten und liefert in einem bunten Kaleidoskop viele Ansätze, um die Bedeutung der Chemie für unsere Welt besser kennen und verstehen zu lernen." Galvanotechnik (02.06.2017) "Mit Unendliche Weiten. Kreuz und quer durchs Chemie-Universum legen die Herausgeber (...) einen einzigartigen, hochspannenden und schön gestalteten Band vor, in dem zahlreiche renommierte Autoren den Leser in die packende Welt der Chemie führen." LVT Lebensmittel (08.05.2017) "Auf über 200 Seiten wird der Leser in die faszinierende Welt der chemischen Forschung entführt. Auch wer bis jetzt noch keine Zuneigung zur Chemie verspürt hat, wird sich in diesem reich bebilderten und ansprechend gestalteten Sachbuch verlieren und dabei überraschende Facetten der Chemie kennenlernen. (...) Ein wunderschöner und lehrreicher Bildband zum überraschend günstigen Preis ? auch als Geschenk geeignet." JATROS (03.05.2017) "Aus Anlass ihres 150jährigen Jubiläums hat die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) ein Buch veröffentlicht, das zu einer überraschenden Reise durch die Chemie einlädt. In dem einzigartigen, hochspannenden und schön gestalteten Bildband beschäftigen sich ausgewiesene Experten in zwölf Kapiteln mit Errungenschaften, Anwendungen und Innovationen aus der Chemie. (...) Nicht nur Experten werden von diesem bunten Kaleidoskop begeistert sein. Besonders interessierte und neugierige Leser werden eingeladen, die Bedeutung des Abenteuers Chemie für unsere Welt besser kennen und verstehen zu lernen." METALL (02.05.2017) "Der Großteil der Beiträge ist gut verständlich und gibt einen interessanten und differenzierten Überblick über die jeweiligen Themen. Insgesamt haben Herausgeber und Autoren mit Unendliche Weiten ? Kreuz und quer durchs Chemie-Universum einen ansehnlichen und interessanten Jubiläumsband geliefert. Prall gefüllt mit Themen aus allen Bereichen der Chemie werden hier alle Interessierten ? auch ?Schüler, deren Schulzeit zu Ende geht? (Vorwort) ? mit vielen, meist spannend aufgearbeiteten Informationen versorgt." Buchrezicenter.de (09.04.2017) "Das Buch (...) bietet einen Fundus an Antworten und Lösungsansätzen auf die drängenden Fragen unserer Zeit." PROCESS (01.04.2017)Table of ContentsV Geleitwort VII Vorwort Kapitel 1 2 Faszination ChemieHans-Jürgen Quadbeck-Seeger Kapitel 2 Die Spielwiese der Anorganischen Chemie 8 ElementaresBarbara Albert, Thomas Geelhaar, Wilma Neumann, Armin Reller Kapitel 3 Von wenigen Rohstoffen zur beinahe unbegrenzten Produktvielfalt 20 Schwarzes Gold und Grüne ChemieMichael Röper Kapitel 4 44 Von der Chemie und Technik des LebensMark Helm, Johanna Bretzler, Nina Simon, Thomas Carell 44 Der erweiterte genetische Code: DNA- und RNA-Basen jenseits von Watson und Crick 49 CRISPR-Cas9: Revolution der Biologie durch ein bakterielles ImmunsystemSabine Schneider 51 Ein erweiterter genetischer Code – neue Proteine aus dem LaborSusanne Mayer, Kathrin Lang 56 Die Glykowissenschaften: ein vielfältiges Forschungsgebiet für die chemische BiologieAnja Hoffmann-Röder 63 Biotechnologie – alles Bio, oder was?Holger Bengs und Julia Schüler Kapitel 5 68 Der blaue Planet und das blaue Gold 68 Chemie auf dem Weg in die Nachhaltige IndustriegesellschaftMartin Faulstich, Elisabeth Schmid und Alexander Franke 69 Chemie und Wasser Herausgegeben von der Gesellschaft Deutscher Chemiker 71 Wasser – das „blaue Gold“des 21. JahrhundertsTorsten C. Schmidt und Walter Kölle 73 Mikroplastik im aquatischen ÖkosystemSascha Klein, Eckhard Worch und Thomas P. Knepper 75 Stimmt die Atmosphäre, stimmt das KlimaReinhard Zellner Kapitel 6 80 Vom absoluten Nullpunkt bis in die unendlichen Weiten des Weltalls – Powered by Chemistry 81 Ein Hansdampf in allen Gassen – die Physikalische ChemieKatharina Al-Shamery 89 Was heißt „Energie“ heute?Hermann Pütter 94 Hochspannung garantiert – elektrochemische GrenzflächenOlaf Magnussen 97 Expedition zur Insel der Stabilität – Faszination Nuklearchemie im gesellschaftlichen KontextHorst Geckeis 101 Chemie am absoluten NullpunktBernhard Dick 106 Chemie im Weltall – die Mission Rosetta-PhilaeUwe J. Meierhenrich Kapitel 7 Von riesengroßen Polymeren bis hin zu den kleinsten Nanopartikelchen – auf jeden Fall mehr als nur Plastik 112 Living in a material worldKatharina Landfester, Frederik R. Wurm, Markus B. Bannwarth Kapitel 8 126 iChemie – Informationstechnik, Elektronik, KommunikationRainer Waser Kapitel 9 Was machen denn eigentlich Lebensmittel - chemikerinnen und -chemiker? 144 Mahlzeit! Prost! Wohl bekomms!Jörg Häseler, Marina Creydt, Anna Dingel, Martin Doert, Markus Fischer, Hans-Ulrich Humpf, Lothar W. Kroh, Reinhard Matissek, Verena Pietzner, Monika Pischetsrieder, Martin Rühl, Julia, Schnapka, Dieter Schrenk, Andreas Vilcinskas, Holger Zorn Kapitel 10 154 Im Dienste der GesundheitPeter H. Seeberger Kapitel 11 Wie leistungsstarke Forschung, vielseitige Lehre und innova tive Industrieprodukte zusammenhängen 166 Mit Chemie in die Zukunft 167 Chemie neu erfindenGeorge M. Whitesides 177 Innovation – Was ist das überhaupt?Peter Nagler 178 Start-ups in der Chemie – Wie kommen Innovationen in die Industrie?Sonja Jost 180 Die Rolle der chemischen Wissenschaften im 21. Jahrhundert – one-world chemistryHenning Hopf, Stephen A. Matlin, Alain Krief und Goverdhan Mehta Kapitel 12 186 Das Imaginäre wirklich werden zu lassen 187 Der Chemiker und der ArchitektDirk Trauner 201 Danksagung 203 Literatur 207 Autorenadressen 213 Bildquellen

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Book SynopsisNow in full color for a more intuitive learning experience, this new edition of the long-selling reference also features a number of new developments in methodology and the application of enzyme kinetics. Starting with a description of ligand binding equilibria, the experienced author goes on to discuss simple and complex enzyme reactions in kinetic terms. Special cases such as membrane-bound and immobilized enzymes are considered, as is the influence of external conditions, such as temperature and pH value. The final part of the book then covers a range of widely used measurement methods and compares their performance and scope of application. With its unique mix of theory and practical advice, this is an invaluable aid for teaching as well as for experimental work.Table of ContentsPreface xi Symbols and Abbreviations xiii Introduction and Definitions xv 1 Multiple Equilibria, Principles, and Derivations 1 1.1 General Considerations 1 1.2 Diffusion 2 1.3 Modes of Ligand Binding 4 1.4 Interaction between Macromolecules and Ligands 6 1.4.1 Binding Constants 6 1.4.2 Binding to a Single Site 7 1.5 Binding to Identical Independent Sites 7 1.5.1 General Binding Equation 7 1.5.2 Graphic Representations of the Binding Equation 13 1.5.2.1 Direct and Linear Diagrams 13 1.5.2.2 Analysis of Binding Data from Spectroscopic Titrations 15 1.5.3 Binding of Different Ligands, Competition 18 1.5.4 Noncompetitive Binding 21 1.6 Binding to Nonidentical, Independent Sites 23 References 25 2 Cooperativity and Allosteric Enzymes 27 2.1 Binding to Interacting Sites 27 2.1.1 The Hill Equation 27 2.1.2 The Adair Equation 29 2.1.3 The Pauling Model 32 2.2 Allosteric Enzymes 32 2.2.1 The Symmetry or Concerted Model 33 2.2.2 The SequentialModel and Negative Cooperativity 38 2.2.3 Analysis of Cooperativity 42 2.2.4 Physiological Aspects of Cooperativity 44 2.2.5 Examples of Allosteric Enzymes 46 2.2.5.1 Hemoglobin 46 2.2.5.2 Aspartate Transcarbamoylase 48 2.2.5.3 Aspartokinase 49 2.2.5.4 Phosphofructokinase 50 2.2.5.5 Allosteric Regulation of the Glycogen Metabolism 50 2.2.5.6 Membrane-Bound Enzymes and Receptors 50 2.3 Binding to Nonidentical, Interacting Sites 51 References 52 3 FromReaction Order to the Michaelis–Menten Law: Fundamental Relationships of Enzyme Kinetics 55 3.1 Reaction Order 55 3.1.1 First-Order Reactions 56 3.1.2 Second-Order Reactions 57 3.1.3 Zero-Order Reactions 58 3.2 Steady-State Kinetics and the Michaelis–Menten Equation 58 3.2.1 Derivation of the Michaelis–Menten Equation 58 3.3 Analysis of Enzyme Kinetic Data 62 3.3.1 Graphic Representations of the Michaelis–Menten Equation 62 3.3.1.1 Direct and Semilogarithmic Representations 62 3.3.1.2 Direct Linear Plots 68 3.3.1.3 LinearizationMethods 70 3.3.2 Analysis of Progress Curves 72 3.3.2.1 Integrated Michaelis–Menten Equation 73 3.3.2.2 Determination of Reaction Rates 75 3.3.2.3 Graphic Methods for Rate Determination 77 3.3.2.4 Graphic Determination of True Initial Rates 79 3.4 Reversible Enzyme Reactions 80 3.4.1 Rate Equation for Reversible Enzyme Reactions 80 3.4.2 Product Inhibition 82 3.4.3 The Haldane Relationship 84 References 85 4 Enzyme Inhibition and RelatedMechanisms 87 4.1 Unspecific and Irreversible Inhibition 87 4.1.1 Unspecific Inhibition 87 4.1.2 Irreversible Inhibition 88 4.1.2.1 General Features of Irreversible Inhibition 88 4.1.2.2 Suicide Substrates 90 4.1.2.3 Transition-State Analogs 91 4.1.2.4 Analysis of Irreversible Inhibition 92 4.2 Reversible Inhibition 94 4.2.1 General Rate Equation 94 4.2.1.1 Noncompetitive Inhibition and Graphic Representation of Inhibition Data 97 4.2.1.2 Competitive Inhibition 102 4.2.1.3 Uncompetitive Inhibition 106 4.2.2 Partial Inhibitions 108 4.2.2.1 Partially Noncompetitive Inhibition 108 4.2.2.2 Partially Uncompetitive Inhibition 110 4.2.2.3 Partially Competitive Inhibition 111 4.2.3 Noncompetitive and Uncompetitive Product Inhibition 113 4.2.4 Substrate Inhibition 114 4.3 Enzyme Reactions with Two Competing Substrates 116 4.4 Different Enzymes Catalyzing the Same Reaction 118 References 119 5 Multi-Substrate Reactions 121 5.1 Nomenclature 121 5.2 Multi-Substrate Mechanisms 122 5.2.1 Random Mechanism 122 5.2.2 Ordered Mechanism 127 5.2.3 Ping-Pong Mechanism 129 5.2.4 Product Inhibition in Multi-Substrate Reactions 131 5.2.5 Haldane Relationships in Multi-Substrate Reactions 132 5.2.6 Mechanisms with MoreThan Two Substrates 133 5.2.7 Other Nomenclatures for Multi-Substrate Reactions 134 5.3 Derivation of Rate Equations of Complex Enzyme Mechanisms 135 5.3.1 King–Altmann Method 135 5.3.2 Simplified Derivations Applying GraphTheory 140 5.3.3 Combination of Equilibrium and Steady-State Approach 141 References 143 6 pH and Temperature Dependence of Enzymes 145 6.1 pH Optimum and Determination of pK Values 145 6.2 pH Stability 147 6.3 Temperature Dependence 148 References 152 7 Special EnzymeMechanisms 153 7.1 Kinetic Treatment of Allosteric Enzymes 153 7.2 Hysteretic Enzymes 154 7.3 Kinetic Cooperativity, the Slow Transition Model 155 7.4 Ribozymes 156 7.5 Enzymes Reacting with Polymeric Substrates 159 References 160 8 Enzymes Bound to Artificial Matrices and to Membranes 163 8.1 Immobilized Enzymes 163 8.1.1 Kinetics of Immobilized Enzymes 163 8.1.2 External Diffusion Limitation 165 8.1.3 Internal Diffusion Limitation 166 8.1.4 Inhibition of Immobilized Enzymes 168 8.1.5 pH and Temperature Behavior of Immobilized Enzymes 169 8.2 Enzyme Reactions at the Membrane 169 8.2.1 Transport Processes 169 8.2.2 Enzyme Reactions at Membrane Interfaces 172 References 175 9 Isotope Exchange and Isotope Effects 177 9.1 Isotope Exchange 177 9.1.1 Isotope Exchange Kinetics 177 9.2 Isotope Effects 181 9.2.1 Primary Kinetic Isotope Effect 181 9.2.2 Influence of the Kinetic Isotope Effect on V and Km 182 9.2.3 Other Isotope Effects 183 References 184 10 Related Subject Areas 185 10.1 Relationship between Enzyme Kinetics and Pharmacokinetics 185 10.2 Application of StatisticalMethods in Enzyme Kinetics 189 10.2.1 General Remarks 189 10.2.2 Statistical Terms Used in Enzyme Kinetics 191 References 193 11 Methods for the Study of Multiple Equilibria 195 11.1 General Aspects 195 11.2 Equilibrium Dialysis as an Example for the Performance of Binding Measurements 197 11.2.1 Principle of Equilibrium Dialysis 197 11.2.2 Control Experiments and Sources of Error 200 11.2.2.1 Dialysis Time 200 11.2.2.2 Concentration and Activity of the Macromolecule 200 11.2.2.3 Concentration of the Ligand 201 11.2.2.4 Donnan Effect 202 11.2.3 Continuous Equilibrium Dialysis 203 11.3 Ultrafiltration 206 11.4 Gel Filtration 208 11.4.1 Batch Method 208 11.4.2 The Method of Hummel and Dreyer 209 11.4.3 Other Gel FiltrationMethods 210 11.5 Ultracentrifugation 212 11.5.1 Fixed-Angle UltracentrifugationMethods 212 11.5.2 Sucrose-Gradient Centrifugation 215 11.6 Surface Plasmon Resonance 218 References 220 12 Manometric, Electrochemical, and Calorimetric Methods 223 12.1 Warburg’s Manometric Apparatus 223 12.2 Electrochemical Methods 224 12.2.1 The Oxygen Electrode 224 12.2.2 The CO2 Electrode 226 12.2.3 Potentiometry, Redox Potentials 227 12.2.4 The pH-Stat 227 12.2.5 Polarography 229 12.3 Calorimetry 230 References 232 13 Absorption and Fluorescence Spectroscopy 235 13.1 General Aspects 235 13.2 Absorption Spectroscopy 237 13.2.1 The Lambert–Beer Law 237 13.2.2 Spectral Properties of Enzymes and Ligands 238 13.2.3 Structure of Spectrophotometers 241 13.2.4 Double-Beam Spectrophotometer 245 13.2.5 Difference Spectroscopy 246 13.2.6 The Dual-Wavelength Spectrophotometer 249 13.3 Photochemical Action Spectra 250 13.4 Bioluminescence 251 13.5 Fluorescence Spectroscopy 251 13.5.1 Quantum Yield 251 13.5.2 Structure of Spectrofluorometers 252 13.5.3 Perturbations of Fluorescence Measurements 254 13.5.4 Fluorescent Compounds (Fluorophores) 255 13.5.5 Radiationless Energy Transfer 260 13.5.6 Fluorescence Polarization 262 13.5.7 Pulse Fluorometry 263 13.5.8 Fluorescence Correlation Spectroscopy 265 References 265 14 Other Spectroscopic Methods 269 14.1 Circular Dichroism and Optical Rotation Dispersion 269 14.2 Infrared and Raman Spectroscopy 274 14.2.1 IR Spectroscopy 274 14.2.2 Raman Spectroscopy 275 14.2.3 Applications 275 14.3 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 276 14.4 Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy 279 References 281 15 Methods to Measure Fast Reactions 283 15.1 General Aspects 283 15.2 Flow Methods 284 15.2.1 The Continuous-Flow Method 284 15.2.2 The Stopped-Flow Method 287 15.2.3 Measurement of Enzyme Reactions by Flow Methods 291 15.2.4 Determination of the Dead Time 293 15.3 Relaxation Methods 294 15.3.1 The Temperature-Jump Method 294 15.3.2 The Pressure-Jump Method 297 15.3.3 The Electric Field Method 299 15.4 Flash Photolysis, Pico- and Femtosecond Spectroscopy 300 15.5 Evaluation of Rapid Kinetic Reactions (Transient Kinetics) 302 References 305 Index 307

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Book SynopsisA drug discovery reference to the crippling tropical diseases that affect more than 1 billion people. Neglected Tropical Diseases is the first book of its kind to offer a guide that follows the World Health Organization?s list of neglected tropical diseases. The authors?all are experts on the topic?address the development of effective treatments for 12 crippling infectious diseases that affect almost 20% of the world?s popluation. The book includes information on the common approaches and the most important factors that lead to the development of new drugs for treating tropical diseases. Individual chapters review 12 neglected tropical diseases that are grouped by infectious agent, from viruses to bacteria to eukaryotic parasites. For each of these diseases, the book explains the unmet medical need and explores the current and potential drug discovery strategies. The book also includes information on potential drug compounds derived from natural products. This important book: -Ties together information from different sources for developing novel treatsments forneglected tropical diseases -Is aligned with WHO?s initiative to eradicate tropical diseases -Outlines current and potential drugs for treating tropical diseases -Provides a standard reference for the entire field Written for medicinal chemists, pharmaceutical chemists, pharmaceutical industry, virologists, parasitologists, and specialists on tropics medicine, Neglected Tropical Diseases offers an essential guide and a systematic reference for the development of successful treatments for 12 crippling infectious diseases. Table of ContentsA Personal Foreword xiii Preface xvii 1 Drug Discovery Strategies for Neglected Tropical Diseases: Repurposing Knowledge, Mechanisms and Therapeutics to Increase Discovery Efficiency 1David C. Swinney and Michael P. Pollastri 1.1 Introduction 1 1.2 First-line Therapies for NTDs and Mechanisms of Action 1 1.3 Drug Discovery Efficiency 3 1.3.1 Drug Discovery Process 3 1.3.2 Drug Discovery Strategies 5 1.3.3 PDD versus TDD for NTDs 6 1.4 Critical Components for Successful Drug Discovery 7 1.4.1 Finding a Starting Point 7 1.4.2 Assays Robustness and Hit Selection Criteria 7 1.4.3 Optimization Processes 8 1.5 Repurposing Knowledge Mechanisms and Therapeutics 9 1.6 Summary 10 References 10 Part I Virus 15 2 Toward Antiviral Therapies for the Treatment of Zika Virus Infection: Lessons Learned from Dengue Virus 17Sarah K. Stevens, Paul C. Jordan, Andreas Jekle, and Jerome Deval 2.1 Zika Virus: History and Epidemiology 17 2.2 Detection, Clinical Presentation, and Medical Need 20 2.3 ZIKV Replication Cycle 21 2.4 Lessons Learned from Dengue Antiviral Research 23 2.4.1 Host Targeting Agents 24 2.4.2 Direct Antiviral Agents 24 2.5 In Vitro Tools for Anti-ZIKV Drug Discovery 25 2.5.1 Cell-Based Assays 25 2.5.2 Biochemical Assays and Tools for Structure-Based Drug Design 26 2.5.2.1 The NS5 MTase and Polymerase 26 2.5.2.2 The NS2B–NS3 Protease 27 2.5.2.3 The NS3 Helicase 27 2.6 Animal Models for Evaluating In Vivo Efficacy 28 2.7 ZIKV NS5 RdRp and MTase Inhibitors 30 2.7.1 Ribavirin and T-705 (Favipiravir) 30 2.7.2 2′-C-Methylated Nucleosides 32 2.7.3 NITD008 33 2.7.4 BCX4430 33 2.7.5 MTase Inhibitors 33 2.8 NS3 Protease and Helicase Inhibitors 34 2.9 Other Classes of Small Molecules against ZIKV 36 2.10 Conclusions and Future Directions on ZIKV Inhibition 37 References 37 3 Developing Therapeutics for Ebola Virus Disease: A Multifaceted Approach 49Michael K. Lo, Jessica R. Spengler, Bobbie Rae Erickson, and Christina F. Spiropoulou 3.1 Overview of Ebola Virus Disease (EVD) 49 3.2 Ebola Virus Diagnostics: Challenges and Innovations 50 3.3 Ebola Virus Genome Structure, Components, and Replication Cycle 52 3.4 In vitro Toolbox: Cell-Based Assays 54 3.5 In Vivo Toolbox: Animal Models for Efficacy Testing 54 3.6 Therapeutic Strategies 57 3.6.1 Host-Directed Antivirals 57 3.6.1.1 S-Adenosyl-Homocysteine Hydrolase Inhibitors 57 3.6.1.2 Kinases and Phosphatases 60 3.6.1.3 Protein Folding and Processing 60 3.6.1.4 Non-Proteolytic Endosomal Targets 63 3.6.1.5 Priming Host Immune Responses 65 3.6.1.6 Other Host Targets 67 3.6.2 Direct-Acting Antivirals 67 3.6.2.1 Antibody-Based Therapeutics 67 3.6.2.2 Inhibitors of Viral Protein Interactions 69 3.6.2.3 Nucleic Acid Inhibitors 70 3.6.2.4 Nucleoside Analogs/Polymerase Inhibitors 71 3.7 Conclusions 74 Acknowledgments 74 References 74 Part II Kinetoplastids 93 4 Designing Drugs to Target Trypanosoma cruzi, the Etiological Agent of Chagas Disease: When Chemistry needs Biology 95Martine Keenan and Eric Chatelain 4.1 Introduction 95 4.2 Chagas Disease Overview 95 4.3 Toward Sterile Cure in a Chagas Disease Mouse Model: Which Way Forward? 96 4.3.1 Feeding the Chagas Disease Pipeline: Compound Selection and Identification of Potential Hits/Starting Points 98 4.3.2 Choosing the “Right” Starting Points 98 4.3.3 Using In Vitro Assays to Guide Structural Optimization 101 4.3.4 Getting Compounds to the Site of Action 103 4.3.5 Mechanism of Action: Is There a Need for Target Deconvolution before Starting a Lead Optimization Program? 106 4.4 Conclusion 107 Acknowledgments 108 References 109 5 Drug Discovery and Development for Human African Trypanosomiasis 115Andrew Spaulding, Mitchell F. Gallerstein, and Lori Ferrins 5.1 Overview of Disease 115 5.2 Etiology and Epidemiology 115 5.3 Current Treatments 119 5.3.1 Stage 1 Treatments 119 5.3.2 Stage 2 Treatments 122 5.4 Diagnostics 123 5.5 Medicinal Chemistry 125 5.6 Future Drug Candidates 129 5.7 Conclusion 132 References 132 6 Discovery of Drugs for Leishmaniases: A Progress Report 139Baljinder Singh, Frederick S. Buckner, and Michael P. Pollastri 6.1 Visceral Leishmaniasis (VL) 139 6.1.1 Current Treatment Regimens for VL 140 6.2 Cutaneous Leishmaniasis (CL) 141 6.2.1 Current Treatment Regimens for CL 142 6.3 Mucosal Leishmaniasis (ML) 143 6.3.1 Current Treatment Regimens for ML 143 6.4 Medicinal Chemistry 144 6.4.1 Phenotypic Screening Approach Versus Target-Based Approach 144 6.4.2 Phenotypic Screening Approaches 144 6.4.3 Target-Based Approaches 150 6.4.4 In Silico Computational Approaches 152 6.5 Conclusion 153 References 154 Part III Helminths 161 7 Onchocerciasis Drug Discovery 163Natalie A. Hawryluk and Ivan Scandale 7.1 Introduction 163 7.1.1 The Vector 163 7.1.2 Life Cycle of O. volvulus 164 7.2 Epidemiology 165 7.3 Clinical Manifestation 166 7.3.1 Skin Lesions 166 7.3.2 Nodules 166 7.3.3 Eye Lesions 166 7.3.4 Nodding Syndrome 167 7.4 Diagnostics 168 7.4.1 Clinical Diagnosis 168 7.4.2 Ultrasonography 168 7.4.3 Mazzotti Test 168 7.4.4 Parasitological Diagnosis 168 7.4.5 Immunological Tests and PCR 169 7.5 Current Therapies and Approaches 169 7.5.1 Direct-Acting Approach 169 7.5.1.1 Diethylcarbamazine 170 7.5.1.2 Ivermectin 170 7.5.1.3 Albendazole 171 7.5.1.4 Suramin 171 7.5.2 Antibacterial Approach 171 7.5.2.1 Tetracycline Derivatives 171 7.5.3 Nodulectomy 172 7.6 Discovery Models 172 7.6.1 Primary In Vitro Assays 172 7.6.2 In Vivo Efficacy Models 173 7.7 Medicinal Chemistry Approaches 173 7.7.1 Benzimidazoles 173 7.7.1.1 Flubendazole (FLBZ) 173 7.7.1.2 UMF-078 174 7.7.1.3 Boron-Derived Benzimidazoles 175 7.7.2 Macrocyclic Lactones 175 7.7.2.1 Milbemycins 175 7.7.2.2 Cyclooctadepsipeptides 176 7.7.2.3 Tylosins 177 7.7.3 Natural Products 178 7.7.3.1 Corallopyronin A 178 7.7.4 Small Molecules 180 7.7.4.1 Pyrazolopyridine 180 7.8 Conclusion 180 References 180 8 Drug Discovery and Development for Schistosomiasis 187Conor R. Caffrey, Nelly El-Sakkary, Patrick Mäder, Reimar Krieg, Katja Becker, Martin Schlitzer, David H. Drewry, Jonathan L. Vennerstrom, and Christoph G. Grevelding 8.1 Schistosomiasis: The Disease and the One Drug We Have for Treatment, Praziquantel 187 8.2 Drug Discovery for Schistosomiasis: Strategies, Tools, Targets, and a Note on the Target Product Profile 189 8.3 Drug Repurposing 190 8.4 Structure-Based Drug Design 195 8.5 Phenotypic Approaches 196 8.6 Organometallics 199 8.7 Natural Products 200 8.8 Perspective on Schistosome Kinases as Potential Drug Targets 202 8.9 Case Study 1: Biarylalkyl Carboxylic Acids (BACAs) as Antischistosomals 206 8.10 Case Study 2: Arylmethylamino Steroids (AASs) as Antischistosomals 212 8.11 Brief Summary of the Drug Development Pipeline 213 Acknowledgments 215 References 215 9 Soil-transmitted Helminthiasis – Challenges with Discovery of Novel Anthelmintics 227Graham M. Kyne,Michael P. Curtis, Jennifer Keiser, and Debra J.Woods 9.1 Current Therapies and Unmet Needs for Soil-transmitted Helminthiases (STHs) 227 9.2 Anthelmintic Research and Development in Animal Health: Value Drivers 229 9.3 Anthelmintic Discovery: State of the Art (2005–2017) 232 9.3.1 New Molecules from the Patent Literature 232 9.3.2 Medicinal Chemistry Approaches to New Molecules 235 9.3.2.1 Intervet Multicyclics 235 9.3.2.2 Vesicular Acetylcholine Transporter (VAChT) Inhibitors 238 9.3.2.3 Cyclooctadepsipeptides 242 9.4 Discussion 245 Acknowledgment 245 References 245 10 Drug Discovery and Development for the Treatment of Echinococcosis, Caused by the Tapeworms Echinococcus granulosus and Echinococcus multilocularis 253Andrew Hemphill, Reto Rufener, Dominic Ritler, Luca Dick, and Britta Lundström-Stadelmann 10.1 Echinococcus and Echinococcosis 253 10.2 The Biological Features of E. granulosus and E. multilocularis: Similar, but Different 254 10.3 Clinical Hallmarks, Diagnosis, and Prevention and Control of CE and AE 255 10.4 Currently Applied Benzimidazole Treatments for CE and AE 257 10.5 In vitro and in vivo Models to Study Drug Efficacy and Drug Targets in Echinococcus 261 10.6 Drug Repurposing as the Only Strategy for Discovering Novel Compounds to Treat Echinococcosis 264 10.6.1 Drug Repurposing for the Discovery of Novel Compounds to Treat AE 265 10.6.1.1 Anti-Infective Agents 265 10.6.1.2 Anticancer Drugs 269 10.6.2 Drug Repurposing for the Discovery of Novel Compounds to Treat CE 272 10.7 Where to Go from Here? 274 Acknowledgments 276 References 276 11 New Insights into the Treatment of Foodborne Trematode Infections 289Rafael Toledo, Alba Cortés, Maria Álvarez-Izquierdo, CarlaMuñoz-Antoli, and J. Guillermo Esteban 11.1 Introduction 289 11.2 Morphology and Biology of Foodborne Trematodes 290 11.3 Epidemiology and Global Impact 292 11.4 Major Foodborne Trematodes 293 11.4.1 Liver Foodborne Trematode Infections 293 11.4.1.1 Clonorchiasis and Opisthorchiasis 293 11.4.1.2 Fascioliasis 294 11.4.2 Lung Foodborne Trematode Infections (Paragonimiasis) 294 11.4.3 Intestinal Foodborne Trematode Infections 295 11.4.3.1 Diplostomiasis 295 11.4.3.2 Echinostomiasis 295 11.4.3.3 Fasciolopsiasis 296 11.4.3.4 Gymnophalloidiasis 296 11.4.3.5 Heterophyasis 296 11.5 Current Drugs Used Against Foodborne Intestinal Trematodes 296 11.5.1 Praziquantel 296 11.5.2 Triclabendazole 299 11.5.3 Tribendimidine 301 11.5.4 Other Drugs 303 11.6 Natural Products and Drug Discovery against Foodborne Trematodes 304 Acknowledgments 312 References 312 Part IV Bacteria 325 12 Buruli Ulcer 327Nicole Scherr and Gerd Pluschke 12.1 Etiology and Epidemiology 327 12.2 Current Treatments 328 12.3 Unmet Needs 329 12.4 Diagnostics 329 12.5 Discovery Models 330 12.5.1 In Vitro Test Formats 330 12.5.2 In Vivo Testing 331 12.6 Testing of Compounds for Activity Against M. ulcerans 332 12.6.1 Preclinical Profiling of Currently Recommended Antibiotic Treatment Regimens for BU 332 12.6.2 Repurposing of Tuberculosis Drug Candidates 332 12.6.3 Compound Screening 336 12.7 Clinical Studies 336 12.8 Future Directions and Opportunities 338 References 339 13 Drug Discovery and Development for Leprosy 349Carlos Franco-Paredes 13.1 Unmet Medical Needs in the Treatment of Leprosy 349 13.2 Current Therapies for Leprosy 350 13.2.1 Direct-Acting Antibacterial Therapy 350 13.3 Innovative Therapeutic Strategies 355 13.3.1 Host-Directed Therapy 355 13.4 Conclusions 358 References 358 Index 363

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Book SynopsisOffers a comprehensive overview of cell culture engineering, providing insight into cell engineering, systems biology approaches and processing technology In Cell Culture Engineering: Recombinant Protein Production, editors Gyun Min Lee and Helene Faustrup Kildegaard assemble top class authors to present expert coverage of topics such as: cell line development for therapeutic protein production; development of a transient gene expression upstream platform; and CHO synthetic biology. They provide readers with everything they need to know about enhancing product and bioprocess attributes using genome-scale models of CHO metabolism; omics data and mammalian systems biotechnology; perfusion culture; and much more. This all-new, up-to-date reference covers all of the important aspects of cell culture engineering, including cell engineering, system biology approaches, and processing technology. It describes the challenges in cell line development and cell engineering, e.g. via gene editing tools like CRISPR/Cas9 and with the aim to engineer glycosylation patterns. Furthermore, it gives an overview about synthetic biology approaches applied to cell culture engineering and elaborates the use of CHO cells as common cell line for protein production. In addition, the book discusses the most important aspects of production processes, including cell culture media, batch, fed-batch, and perfusion processes as well as process analytical technology, quality by design, and scale down models. -Covers key elements of cell culture engineering applied to the production of recombinant proteins for therapeutic use -Focuses on mammalian and animal cells to help highlight synthetic and systems biology approaches to cell culture engineering, exemplified by the widely used CHO cell line -Part of the renowned "Advanced Biotechnology" book series Cell Culture Engineering: Recombinant Protein Production will appeal to biotechnologists, bioengineers, life scientists, chemical engineers, and PhD students in the life sciences. Table of ContentsAbout the Series Editors xvii 1 Platform Technology for Therapeutic Protein Production 1 Tae Kwang Ha, Jae Seong Lee, and Gyun Min Lee 1.1 Introduction 1 1.2 Overall Trend Analysis 3 1.2.1 Mammalian Cell Lines 3 1.2.2 Brief Introduction of Advances and Techniques 5 1.3 General Guidelines for Recombinant Cell Line Development 6 1.3.1 Host Selection 6 1.3.2 Expression Vector 7 1.3.3 Transfection/Selection 7 1.3.4 Clone Selection 8 1.3.4.1 Primary Parameters During Clone Selection 8 1.3.4.2 Clone Screening Technologies 9 1.4 Process Development 9 1.4.1 Media Development 10 1.4.2 Culture Environment 10 1.4.3 Culture Mode (Operation) 10 1.4.4 Scale-up and Single-Use Bioreactor 11 1.4.5 Quality Analysis 12 1.5 Downstream Process Development 12 1.5.1 Purification 12 1.5.2 Quality by Design (QbD) 13 1.6 Trends in Platform Technology Development 14 1.6.1 Rational Strategies for Cell Line and Process Development 14 1.6.2 Hybrid Culture Mode and Continuous System 15 1.6.3 Recombinant Human Cell Line Development for Therapeutic Protein Production 16 1.7 Conclusion 17 Acknowledgment 17 Conflict of Interest 17 References 17 2 Cell Line Development for Therapeutic Protein Production 23 Soo Min Noh, Seunghyeon Shin, and Gyun Min Lee 2.1 Introduction 23 2.2 Mammalian Host Cell Lines for Therapeutic Protein Production 25 2.2.1 CHO Cell Lines 25 2.2.2 Human Cell Lines 26 2.2.3 Other Mammalian Cell Lines 27 2.3 Development of Recombinant CHO Cell Lines 27 2.3.1 Expression Systems for CHO Cells 28 2.3.2 Cell Line Development Process Using CHO Cells Based on Random Integration 28 2.3.2.1 Vector Construction 29 2.3.2.2 Transfection and Selection 30 2.3.2.3 Gene Amplification 30 2.3.2.4 Clone Selection 31 2.3.3 Cell Line Development Process Using CHO Cells Based on Site-Specific Integration 32 2.4 Development of Recombinant Human Cell Lines 34 2.4.1 Necessity for Human Cell Lines 34 2.4.2 Stable Cell Line Development Process Using Human Cell Lines 35 2.5 Important Consideration for Cell Line Development 36 2.5.1 Clonality 36 2.5.2 Stability 36 2.5.3 Quality of Therapeutic Proteins 37 2.6 Conclusion 38 References 38 3 Transient Gene Expression-Based Protein Production in Recombinant Mammalian Cells 49 Joo-Hyoung Lee, Henning G. Hansen, Sun-Hye Park, Jong-Ho Park, and Yeon-Gu Kim 3.1 Introduction 49 3.2 Gene Delivery: Transient Transfection Methods 50 3.2.1 Calcium Phosphate-Based Transient Transfection 50 3.2.2 Electroporation 51 3.2.3 Polyethylenimine-Based Transient Transfection 52 3.2.4 Liposome-Based Transient Transfection 52 3.3 Expression Vectors 53 3.3.1 Expression Vector Composition and Preparation 53 3.3.2 Episomal Replication 53 3.3.3 Coexpression Strategies 54 3.4 Mammalian Cell Lines 54 3.4.1 HEK293 Cell-Based TGE Platforms 55 3.4.2 CHO Cell-Based TGE Platforms 56 3.4.3 TGE Platforms Using Other Cell Lines 58 3.5 Cell Culture Strategies 58 3.5.1 Culture Media for TGE 58 3.5.2 Optimization of Cell Culture Processes for TGE 59 3.5.3 qp-Enhancing Factors in TGE-Based Culture Processes 59 3.5.4 Culture Longevity-Enhancing Factors in TGE-Based Culture Processes 59 3.6 Large-Scale TGE-Based Protein Production 60 3.7 Concluding Remarks 62 References 62 4 Enhancing Product and Bioprocess Attributes Using Genome-Scale Models of CHO Metabolism 73 Shangzhong Li, Anne Richelle, and Nathan E. Lewis 4.1 Introduction 73 4.1.1 Cell Line Optimization 73 4.1.2 CHO Genome 75 4.1.2.1 Development of Genomic Resources of CHO 75 4.1.2.2 Development of Transcriptomics and Proteomics Resources of CHO 75 4.2 Genome-Scale Metabolic Model 76 4.2.1 What Is a Genome-Scale Metabolic Model 76 4.2.2 Reconstruction of GEMs 77 4.2.2.1 Knowledge-Based Construction 77 4.2.2.2 Draft Reconstruction 77 4.2.2.3 Curation of the Reconstruction 77 4.2.2.4 Conversion to a Computational Format 79 4.2.2.5 Model Validation and Evaluation 79 4.3 GEM Application 80 4.3.1 Common Usage and Prediction Capacities of Genome-Scale Models 82 4.3.2 GEMs as a Platform for Omics Data Integration, Linking Genotype to Phenotype 83 4.3.3 Predicting Nutrient Consumption and Controlling Phenotype 84 4.3.4 Enhancing Protein Production and Bioprocesses 85 4.3.5 Case Studies 86 4.4 Conclusion 86 Acknowledgments 88 References 88 5 Genome Variation, the Epigenome and Cellular Phenotypes 97 Martina Baumann, Gerald Klanert, Sabine Vcelar,Marcus Weinguny, Nicolas Marx, and Nicole Borth 5.1 Phenotypic Instability in the Context of Mammalian Production Cell Lines 97 5.2 Genomic Instability 99 5.3 Epigenetics 101 5.3.1 DNA Methylation 102 5.3.2 Histone Modifications 102 5.3.3 Downstream Effectors 104 5.3.4 Noncoding RNAs 104 5.4 Control of CHO Cell Phenotype by the Epigenome 105 5.5 Manipulating the Epigenome 107 5.5.1 Global Epigenetic Modification 107 5.5.1.1 Manipulating Global DNA Methylation 107 5.5.1.2 Manipulating Global Histone Acetylation 108 5.5.2 Targeted Epigenetic Modification 109 5.5.2.1 Targeted Histone Modification 110 5.5.2.2 Targeted DNA Methylation 112 5.6 Conclusion and Outlook 113 References 114 6 Adaption of Generic Metabolic Models to Specific Cell Lines for Improved Modeling of Biopharmaceutical Production and Prediction of Processes 127 Calmels Cyrielle, Chintan Joshi, Nathan E. Lewis, Malphettes Laetitia, and Mikael R. Andersen 6.1 Introduction 127 6.1.1 Constraint-Based Models 127 6.1.2 Limitations of Flux Balance Analysis 131 6.1.2.1 Thermodynamically Infeasible Cycles 131 6.1.2.2 Genetic Regulation 131 6.1.2.3 Limitation of Intracellular Space 132 6.1.2.4 Multiple States in the Solution 132 6.1.2.5 Biological Objective Function 133 6.1.2.6 Kinetics and Metabolite Concentrations 133 6.2 Main Source of Optimization Issues with Large Genome-Scale Models: Thermodynamically Infeasible Cycles 134 6.2.1 Definition of Thermodynamically Infeasible Fluxes 134 6.2.2 Loops Involving External Exchange Reactions 134 6.2.2.1 Reversible Passive Transporters from Major Facilitator Superfamily (MFS) 135 6.2.2.2 Reversible Passive Antiporters from Amino Acid-Polyamine-organoCation (APC) Superfamily 136 6.2.2.3 Na+-linked Transporters 136 6.2.2.4 Transport via Proton Symport 137 6.2.3 Tools to Identify Thermodynamically Infeasible Cycles 138 6.2.3.1 Visualizing Fluxes on a Network Map 138 6.2.3.2 Algorithms Developed 138 6.2.4 Methods Available to Remove Thermodynamically Infeasible Cycles 139 6.2.4.1 Manual Curation 139 6.2.4.2 Software and Algorithms Developed for the Removal of Thermodynamically Infeasible Loops from Flux Distributions 140 6.3 Consideration of Additional Biological Cellular Constraints 144 6.3.1 Genetic Regulation 144 6.3.1.1 Advantages of Considering Gene Regulation in Genome-Scale Modeling 144 6.3.1.2 Methods Developed to Take into Account a Feedback of FBA on the Regulatory Network 145 6.3.2 Context Specificity 146 6.3.2.1 What Are Context-Specific Models (CSMs)? 146 6.3.2.2 Methods and Algorithms Developed to Reconstruct Context-Specific Models (CSMs) 146 6.3.2.3 Performance of CSMs 148 6.3.2.4 Cautions About CSMs 149 6.3.3 Molecular Crowding 150 6.3.3.1 Consequences on the Predictions 150 6.3.3.2 Methods Developed to Account for a Total Enzymatic Capacity into the FBA Framework 151 6.4 Conclusion 152 References 153 7 Toward Integrated Multi-omics Analysis for Improving CHO Cell Bioprocessing 163 Kok Siong Ang, Jongkwang Hong, Meiyappan Lakshmanan, and Dong-Yup Lee 7.1 Introduction 163 7.2 High-Throughput Omics Technologies 165 7.2.1 Sequencing-Based Omics Technologies 165 7.2.1.1 Historical Developments of Nucleotide Sequencing Techniques 165 7.2.1.2 Genome Sequencing of CHO Cells 166 7.2.1.3 Transcriptomics of CHO Cells 167 7.2.1.4 Epigenomics of CHO Cells 168 7.2.2 Mass Spectrometry-Based Omics Technologies 168 7.2.2.1 Mass Spectrometry Techniques 168 7.2.2.2 Proteomics of CHO Cells 170 7.2.2.3 Metabolomics/Lipidomics of CHO Cells 171 7.2.2.4 Glycomics of CHO Cells 172 7.3 Current CHO Multi-omics Applications 172 7.3.1 Bioprocess Optimization 174 7.3.2 Cell Line Characterization 174 7.3.3 Engineering Target Identification 176 7.4 Future Prospects 177 References 178 8 CRISPR Toolbox for Mammalian Cell Engineering 185 Daria Sergeeva, Karen Julie la Cour Karottki, Jae Seong Lee, and Helene Faustrup Kildegaard 8.1 Introduction 185 8.2 Mechanism of CRISPR/Cas9 Genome Editing 186 8.3 Variants of CRISPR-RNA-guided Endonucleases 187 8.3.1 Diversity of CRISPR/Cas Systems 187 8.3.2 Engineered Cas9 Variants 188 8.4 Experimental Design for CRISPR-mediated Genome Editing 188 8.4.1 Target Site Selection and Design of gRNAs 189 8.4.2 Delivery of CRISPR/Cas9 Components 191 8.5 Development of CRISPR/Cas9 Tools 192 8.5.1 CRISPR/Cas9-mediated Gene Editing 192 8.5.1.1 Gene Knockout 192 8.5.1.2 Site-Specific Gene Integration 194 8.5.2 CRISPR/Cas9-mediated Genome Modification 195 8.5.2.1 Transcriptional Regulation 195 8.5.2.2 Epigenetic Modification 196 8.5.3 RNA Targeting 196 8.6 Genome-Scale CRISPR Screening 197 8.7 Applications of CRISPR/Cas9 for CHO Cell Engineering 197 8.8 Conclusion 199 Acknowledgment 200 References 200 9 CHO Cell Engineering for Improved Process Performance and Product Quality 207 Simon Fischer and Kerstin Otte 9.1 CHO Cell Engineering 207 9.2 Methods in Cell Line Engineering 208 9.2.1 Overexpression of Engineering Genes 208 9.2.2 Gene Knockout 209 9.2.3 Noncoding RNA-mediated Gene Silencing 209 9.3 Applications of Cell Line Engineering Approaches in CHO Cells 211 9.3.1 Enhancing Recombinant Protein Production 211 9.3.2 Repression of Cell Death and Acceleration of Growth 221 9.3.3 Modulation of Posttranslational Modifications to Improve Protein Quality 227 9.4 Conclusions 233 References 234 10 Metabolite Profiling of Mammalian Cells 251 Claire E. Gaffney, Alan J. Dickson, and Mark Elvin 10.1 Value of Metabolic Data for the Enhancement of Recombinant Protein Production 251 10.2 Technologies Used in the Generation of Metabolic Data Sets 252 10.2.1 Targeted and Untargeted Metabolic Analysis 253 10.2.2 Analytical Technologies Used in the Generation of Metabolite Profiles 253 10.2.2.1 Nuclear Magnetic Resonance 254 10.2.2.2 Mass Spectrometry 255 10.2.3 Metabolite Sample Preparation 256 10.2.3.1 Extracellular Sample Preparation 257 10.2.3.2 Quenching of Intracellular Metabolite Samples 257 10.2.3.3 Metabolite Extraction from Quenched Cells 257 10.2.3.4 Metabolic Flux Analysis 257 10.3 Approaches for Metabolic Data Analysis 257 10.3.1 Data Processing 258 10.3.2 Data Analysis 258 10.3.3 Data Interpretation and Integration 260 10.4 Implementation of Metabolic Data in Bioprocessing 261 10.4.1 Relationship Between Growth Phase and Metabolism 261 10.4.2 Identification of Metabolic Indicators Associated with High Cell-Specific Productivity 263 10.4.3 Utilizing Metabolic Data to Improve Biomass and Recombinant Protein Yield 263 10.4.4 Utilizing Metabolic Understanding to Improve Product Quality 265 10.4.5 Cell Line Engineering to Redirect Metabolic Pathways 265 10.5 Future Perspectives 266 Acknowledgments 267 References 267 11 Current Considerations and Future Advances in Chemically Defined Medium Development for the Production of Protein Therapeutics in CHO Cells 279 Wai Lam W. Ling 11.1 Introduction 279 11.2 Traditional Approach to Medium Development 279 11.2.1 Cell Line Selection 279 11.2.2 Design and Optimization 280 11.2.3 Process Consideration 282 11.2.4 Additional Considerations in Medium Development 284 11.3 Future Perspectives for Medium Development 284 11.3.1 Systems Biology and Synthetic Biology 284 Acknowledgment 288 Conflict of Interest 288 References 288 12 Host Cell Proteins During Biomanufacturing 295 Jong Youn Baik, Jing Guo, and Kelvin H. Lee 12.1 Introduction 295 12.2 Removal of HCP Impurities 295 12.2.1 Antibody Product 296 12.2.2 Non-antibody Protein Product 297 12.2.3 Difficult-to-Remove HCPs 298 12.3 Impacts of Residual HCPs 298 12.3.1 Drug Efficacy, Quality, and Shelf Life 298 12.3.2 Immunogenicity 299 12.3.3 Biological Activity 299 12.4 HCP Detection and Monitoring Methods 300 12.4.1 Anti-HCP Antiserum and Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) 300 12.4.2 Proteomics Approaches as Orthogonal Methods 302 12.5 Efforts for HCP Control 302 12.5.1 Upstream Efforts 303 12.5.2 Downstream Efforts 304 12.5.3 HCP Risk Assessment in CHO Cells 305 12.6 Future Directions 305 Acknowledgments 306 References 306 13 Mammalian Fed-batch Cell Culture for Biopharmaceuticals 313 William C. Yang 13.1 Introduction 313 13.2 Objectives of Cell Culture Process Development 314 13.2.1 Yield and Product Quality 314 13.2.2 Glycosylation 314 13.2.3 Charge Heterogeneity 315 13.2.4 Aggregation 316 13.3 Cells and Cell Culture Formats 316 13.3.1 Adherent Cells 316 13.3.2 Suspended Cells 316 13.3.3 Batch Cultures 317 13.4 Fed-batch Cultures 317 13.5 Cell Culture Media 319 13.5.1 Basal Media 319 13.5.2 Feed Media 320 13.6 Feeding Strategies 321 13.6.1 Metabolite Based 321 13.6.2 Respiration Based 323 13.7 Feed Media Design 323 13.8 Process Variable Design 325 13.8.1 Temperature 325 13.8.2 pH and pCO2 325 13.8.3 Dissolved Oxygen 326 13.8.4 Culture Duration 327 13.9 Cell Culture Supplements 327 13.9.1 Yield 328 13.9.2 Glycosylation 328 13.10 New and Emerging Technologies 329 13.10.1 Analytical Technologies 329 13.10.2 Bioreactor Technologies 331 13.11 Future Directions 332 References 333 14 Continuous Biomanufacturing 347 Sadettin S. Ozturk 14.1 Introduction 347 14.2 Continuous Upstream (Cell Culture) Processes 347 14.2.1 Continuous Culture without Cell Retention (Chemostat) 348 14.2.2 Continuous Culture with Cell Retention (Perfusion) 348 14.2.2.1 Cell Retention by Immobilization or Entrapment 349 14.2.2.2 Cell Retention by Cell Retention Device 350 14.2.3 Semicontinuous Culture 351 14.3 Advantages of Continuous Perfusion 351 14.3.1 Higher Volumetric Productivities 351 14.3.2 Better Utilization of Biomanufacturing Facilities 352 14.3.3 Better Product Quality and Consistency 352 14.3.4 Scale-up and Commercial Production 353 14.4 Cell Retention Systems for Continuous Perfusion 354 14.4.1 Cell Retention Devices 354 14.4.1.1 Filtration-Based Devices 354 14.4.1.2 Spin Filters 355 14.4.1.3 Continuous Centrifugation 356 14.4.1.4 Settler 356 14.4.1.5 BioSep Device 357 14.4.1.6 Hydrocyclones 358 14.5 Operation and Control of Continuous Perfusion Bioreactors 358 14.5.1 Feed and Harvest Flow and Volume Control 358 14.5.2 Circulation or Return Pump 359 14.5.3 Control of Perfusion Rate and Cell Density 359 14.5.3.1 Cell Build-up Phase 359 14.5.3.2 Production Phase 360 14.5.3.3 Cell Bleed or Purge 360 14.6 Current Status of Continuous Perfusion 360 14.7 Conclusions 362 Acknowledgment 362 References 363 15 Process Analytical Technology and Quality by Design for Animal Cell Culture 365 Hae-Woo Lee, Hemlata Bhatia, Seo-Young Park, Mark-Henry Kamga, Thomas Reimonn, Sha Sha, Zhuangrong Huang, Shaun Galbraith, Huolong Liu, and Seongkyu Yoon 15.1 PAT and QbD – US FDA’s Regulatory Initiatives 365 15.2 PAT and QbD – Challenges 365 15.3 PAT and QbD Implementations 366 15.3.1 NIR Spectroscopy 366 15.3.2 Mid-Infrared (MIR) Spectroscopy 367 15.3.3 Raman Spectroscopy 367 15.3.4 Fluorescence Spectroscopy 368 15.3.5 Chromatographic Techniques 368 15.3.6 Other Useful Techniques 369 15.3.7 Data Analysis and Modeling Tools 369 15.4 Case Studies 370 15.4.1 Estimation of Raw Material Performance in Mammalian Cell Culture Using Near-Infrared Spectra Combined with Chemometrics Approaches 370 15.4.2 Design Space Exploration for Control of Critical Quality Attributes of mAb 372 15.4.3 Quantification of Protein Mixture in Chromatographic Separation Using Multiwavelength UV Spectra 372 15.4.4 Characterization of Mammalian Cell Culture Raw Materials by Combining Spectroscopy and Chemometrics 374 15.4.5 Effect of Amino Acid Supplementation on Titer and Glycosylation Distribution in Hybridoma Cell Cultures 375 15.4.6 Metabolic Responses and Pathway Changes of Mammalian Cells Under Different Culture Conditions with Media Supplementations 377 15.4.7 Estimation and Control of N-Linked Glycoform Profiles of Monoclonal Antibody with Extracellular Metabolites and Two-Step Intracellular Models 378 15.4.8 Quantitative Intracellular Flux Modeling and Applications in Biotherapeutic Development and Production Using CHO Cell Cultures 381 15.5 Conclusion 383 References 383 16 Development and Qualification of a Cell Culture Scale-Down Model 391 Sarwat Khattak and Valerie Pferdeort 16.1 Purpose of the Scale-Down Model 391 16.1.1 Development Challenges 391 16.2 Types of Scale-Down Models 392 16.2.1 Power/Volume (P/V) and Air velocity 392 16.2.2 Oxygen Transfer Coefficient (kLa) 392 16.2.3 Gas Entrance Velocity (GEV) 393 16.2.4 Oxygen Transfer Rate (OTR) 393 16.2.5 Model Refinement Workflow 395 16.3 Evaluation of a Scale-Down Model 395 16.3.1 Univariate Analysis 395 16.3.2 Multivariate Analysis 396 16.3.2.1 Statistical Background 396 16.3.2.2 Qualification Data Set 396 16.3.2.3 Observation Level Analysis 397 16.3.2.4 Batch-Level Analysis 397 16.3.2.5 Scores Contribution Plots 398 16.3.3 Equivalence Testing 399 16.3.3.1 Statistical Background 399 16.3.3.2 Considerations for Evaluation and Test Data Sets 399 16.3.3.3 Types of Analysis Outcomes 400 16.4 Conclusions and Perspectives 401 References 402 Index 407

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Book SynopsisHuman and Animal Filariases The rational approach to controlling human and animal diseases caused by nematodes Filariae are a family of parasitic worms which infect animals and humans, causing severe diseases such as elephantiasis (lymphatic filariasis) and river blindness (onchocerciasis) in humans, as well as heartworm disease (dirofilariasis) in dogs and cats. While the human diseases are rarely fatal, the blindness and disfiguration resulting from these infections constitute a severe burden for the affected individuals and to the healthcare systems in many tropical countries. In 2017, the World Health Organization classified several filariases as neglected tropical diseases and announced a new program seeking to eradicate these infections, which has in turn sparked a new push to develop antifilarial drugs. Considering the current and future import of this topic, Human and Animal Filariases takes a comprehensive look at infections by filarial parasites in humans and in animals. It begins by reviewing the current state of diagnosis and chemotherapy, before addressing the increasing resistance to available antifilarial drugs. This is followed by strategies and approaches for the discovery of novel drugs and finally by looking at alternative and supplementary approaches to combat the parasites, including vector control and vaccination. Human and Animal Filariases readers will find: A comprehensive approach that integrates current chemotherapy with recent advances in antifilarial drug discovery Practical information on assay development, target validation, and required drug product profiles Insights from global experts from leading academic institutions as well as from pharma and healthcare companies Human and Animal Filariases is a unique reference for parasitologists, veterinarians, as well as professionals in the pharmaceutical industry and in public health agencies.Table of ContentsPART I: Background, Status and Gaps Filariae as organisms (including life cycles) Human filariasis - disease and current problems Canine filariasis (heartworm) - disease and current problems/gaps diagnosis of human filarial infections diagnosis of canine filarial infections Antifilarial chemotherapy: current options (human section) Antifilarial chemotherapy: current options (veterinary section) Current products Current antifilarial drug - mode of action Drug resistance in canine filarial chemotherapy Eradication/elimination of human filariae The economic impact of human filariasis The economic impact of canine filariasis PART II: Antifilarial Drug Discovery and Development Product profiles of new antifilarial drugs - Discovery and development of new antifilarial drugs (in vitro assays) Rodent models for the discovery of new antifilarial drugs Discovery and development of new canine antifilarial drugs (in vivo assays) Discovery and development of new human antifilarial drugs (in vivo assays) The drug pipeline, including triple combination therapy, moxidectin, emodepside, TylaMac, auranofin PART III: Alternative Approaches Functional genomics of filariae Vector control approaches: humans Vector control approaches: canine Drug targets at the host-parasite interface Endosymbionts as targets Vaccines: progress and prospects

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Book SynopsisHow to synthesize native and modified proteins in the test tube With contributions from a panel of experts representing a range of disciplines, Total Chemical Synthesis of Proteins presents a carefully curated collection of synthetic approaches and strategies for the total synthesis of native and modified proteins. Comprehensive in scope, this important reference explores the three main chemoselective ligation methods for assembling unprotected peptide segments, including native chemical ligation (NCL). It includes information on synthetic strategies for the complex polypeptides that constitute glycoproteins, sulfoproteins, and membrane proteins, as well as their characterization. In addition, important areas of application for total protein synthesis are detailed, such as protein crystallography, protein engineering, and biomedical research. The authors also discuss the synthetic challenges that remain to be addressed. This unmatched resource: Contains valuable insights from the pioneers in the field of chemical protein synthesis Presents proven synthetic approaches for a range of protein families Explores key applications of precisely controlled protein synthesis, including novel diagnostics and therapeutics Written for organic chemists, biochemists, biotechnologists, and molecular biologists, Total Chemical Synthesis of Proteins provides key knowledge for everyone venturing into the burgeoning field of protein design and synthetic biology.Table of ContentsPreface xvii 1 Characterization of Protein Molecules Prepared by Total Chemical Synthesis 1Stephen B. H. Kent 1.1 Introduction 1 1.2 Chemical Protein Synthesis 2 1.3 Comments on Characterization of Synthetic Protein Molecules 8 1.3.1 Homogeneity 8 1.3.2 Amino Acid Sequence 9 1.3.3 Chemical Analogues 10 1.3.4 Limitations of SPPS 10 1.3.5 Folding as a Purification Step 10 1.4 Summary 12 References 12 2 Automated Fast Flow Peptide Synthesis 17Mark D. Simon, Alexander J. Mijalis, Kyle A. Totaro, Daniel Dunkelmann, Alexander A. Vinogradov, Chi Zhang, Yuta Maki, Justin M. Wolfe, Jessica Wilson, Andrei Loas, and Bradley L. Pentelute 2.1 Introduction 17 2.2 Results 19 2.2.1 Summary 19 2.2.1.1 Mechanical Principles 20 2.2.1.2 Chemical Principles 20 2.2.1.3 User Interface Principles 20 2.2.1.4 Data Analysis Method 20 2.2.1.5 Outcome 21 2.2.2 First-generation Automated Fast Flow Peptide Synthesis 21 2.2.2.1 Key Findings 21 2.2.2.2 Design of First-generation AFPS 21 2.2.2.3 Characterization of First-generation AFPS 23 2.2.3 Second-generation Automated Fast Flow Peptide Synthesis 24 2.2.3.1 Key Findings 24 2.2.3.2 Design of Second-generation AFPS 24 2.2.3.3 Characterization and Use of Second-generation AFPS 26 2.2.4 Third-generation Automated Fast Flow Peptide Synthesis 32 2.2.4.1 Key Findings 32 2.2.4.2 Design of Third-generation AFPS 34 2.2.4.3 Characterization of Third-generation AFPS 39 2.2.4.4 Reagent Stability Study 43 2.2.5 Fourth-generation Automated Fast Flow Peptide Synthesis 45 2.2.5.1 Key Findings 45 2.2.5.2 Effect of Solvent on Fast Flow Synthesis 45 2.2.5.3 Design and Characterization of Fourth-generation AFPS 45 2.3 Conclusions 49 Acknowledgments 53 References 53 3 N,S- and N,Se-Acyl Transfer Devices in Protein Synthesis 59Vincent Diemer, Jennifer Bouchenna, Florent Kerdraon, Vangelis Agouridas, and Oleg Melnyk 3.1 Introduction 59 3.2 N,S- and N,Se-Acyl Transfer Devices: General Presentation, Reactivity and Statistical Overview of Their Utilization 61 3.2.1 General Presentation of N,S- and N,Se-Acyl Transfer Devices 61 3.2.2 Relative Reactivity of N,S- and N,Se-Acyl Transfer Devices 63 3.2.3 A Statistical Overview of the Synthetic Use of N,S- and N,Se-Acyl Transfer Devices for Protein Total Chemical Synthesis 64 3.3 Preparation of SEA/SeEAoff and SEAlide Peptides 68 3.3.1 Preparation of SEA and SeEA Peptides 68 3.3.2 Preparation of SEAlide Peptides 70 3.4 Redox-controlled Assembly of Biotinylated NK1 Domain of the Hepatocyte Growth Factor (HGF) Using SEA and SeEA Chemistries 71 3.5 The Total Chemical Synthesis of GM2-AP Using SEAlide-based Chemistry 75 3.6 Conclusion 79 References 80 4 Chemical Synthesis of Proteins Through Native Chemical Ligation of Peptide Hydrazides 87Chao Zuo, Xiaodan Tan, Xianglong Tan, and Lei Liu 4.1 Introduction 87 4.2 Development of Peptide Hydrazide-based Native Chemical Ligation 88 4.2.1 Conversion of Peptide Hydrazide to Peptide Azide 88 4.2.2 Acyl Azide-based Solid-phase Peptide Synthesis 88 4.2.3 Acyl Azide-based Solution-phase Peptide Synthesis 89 4.2.4 The Transesterification of Acyl Azide 90 4.2.5 Development of Peptide Hydrazide-based Native Chemical Ligation 90 4.3 Optimization of Peptide Hydrazide-based Native Chemical Ligation 91 4.3.1 Preparation of Peptide Hydrazides 91 4.3.1.1 2-Cl-Trt-Cl Resin 91 4.3.1.2 Peptide Hydrazides from Expressed Proteins 92 4.3.1.3 Sortase-mediated Hydrazide Generation 93 4.3.2 Activation Methods of Peptide Hydrazide 94 4.3.2.1 Knorr Pyrazole Synthesis 94 4.3.2.2 Activation in TFA 94 4.3.3 Ligation Sites of Peptide Hydrazide 95 4.3.4 Multiple Fragment Ligation Based on Peptide Hydrazide 96 4.3.4.1 N-to-C Sequential Ligation 96 4.3.4.2 Convergent Ligation 96 4.3.4.3 One-pot Ligation 96 4.4 Application of Peptide Hydrazide-based Native Chemical Ligation 99 4.4.1 Peptide Drugs and Diagnostic Tools 99 4.4.1.1 Peptide Hydrazides for Cyclic Peptide Synthesis 99 4.4.1.2 Screening for D Peptide Inhibitors Targeting PD-L1 99 4.4.1.3 Chemical Synthesis of DCAF for Targeted Antibody Blocking 101 4.4.1.4 Peptide Toxins 101 4.4.2 Synthesis and Application of Two-photon Activatable Chemokine CCL5 102 4.4.3 Proteins with Posttranslational Modification 103 4.4.3.1 The Synthesis of Glycosylation-modified Full-length IL-6 103 4.4.3.2 The Chemical Synthesis of EPO 105 4.4.3.3 Chemical Synthesis of Homogeneous Phosphorylated p62 105 4.4.3.4 Chemical Synthesis of K19, K48 Bi-acetylated Atg3 Protein 105 4.4.4 Ubiquitin Chains 108 4.4.4.1 Synthesis of K27-linked Ubiquitin Chains 108 4.4.4.2 Synthesis of Atypical Ubiquitin Chains by Using an Isopeptide-linked Ub Isomer 109 4.4.4.3 Synthesis of Atypical Ubiquitin Chains Using an Isopeptide-linked Ub Isomer 109 4.4.5 Modified Nucleosomes 110 4.4.5.1 Synthesis of DNA-barcoded Modified Nucleosome Library 110 4.4.5.2 Synthesis of Modified Histone Analogs with a Cysteine Aminoethylation-assisted Chemical Ubiquitination Strategy 111 4.4.5.3 Synthesis of Ubiquitylated Histones for Examination of the Deubiquitination Specificity of USP51 111 4.4.6 Membrane Proteins 112 4.4.7 Mirror-image Biological Systems 112 4.5 Summary and Outlook 113 References 114 5 Expanding Native Chemical Ligation Methodology with Synthetic Amino Acid Derivatives 119Emma E. Watson, Lara R. Malins, and Richard J. Payne 5.1 Native Chemical Ligation 120 5.2 Desulfurization Chemistries 120 5.3 Aspartic Acid (Asp, D) 122 5.4 Glutamic Acid (Glu, E) 124 5.5 Phenylalanine (Phe, F) 125 5.6 Isoleucine (Ile, I) 127 5.7 Lysine (Lys, K) 130 5.8 Leucine (Leu, L) 133 5.9 Asparagine (Asn, N) 135 5.10 Proline (Pro, P) 138 5.11 Glutamine (Gln, Q) 139 5.12 Arginine (Arg, R) 139 5.13 Threonine (Thr, T) 140 5.14 Valine (Val, V) 142 5.15 Tryptophan (Trp,W) 144 5.16 Application of Selenocysteine (Sec) to Ligation Chemistry 146 5.17 Aspartic Acid (Asp, D) 147 5.18 Glutamic Acid (Glu, E) 148 5.19 Phenylalanine (Phe, F) 149 5.20 Leucine (Leu, L) 151 5.21 Proline (Pro, P) 151 5.22 Serine (Ser, S) 153 References 155 6 Peptide Ligations at Sterically Demanding Sites 161Yinglu Wang and Suwei Dong 6.1 Introduction 161 6.2 Ligations Using Thioesters 162 6.2.1 Exogenous Additive-promoted Ligations 162 6.2.2 Ligations Using Reactive Thioesters 167 6.2.3 Internal Activation Strategy in Peptide Ligations 169 6.3 Ligations Using Oxo-esters 170 6.4 Peptide Ligations Based on Selenoesters 170 6.5 Microfluidics-promoted NCL 175 6.6 Representative Applications in Protein Synthesis 178 6.7 Summary and Outlook 181 References 181 7 Controlling Segment Solubility in Large Protein Synthesis 185Riley J. Giesler, James M. Fulcher, Michael T. Jacobsen, and Michael S. Kay 7.1 Solvent Manipulation 185 7.2 Isoacyl Strategy 187 7.3 Semipermanent Solubilizing Tags 191 7.3.1 N- or C-Terminal Solubilizing “Tails” 192 7.3.2 Reversible Backbone Modifications as Solubilizing Tags 194 7.3.3 Building Block Solubilizing Tags 195 7.3.4 Extendable Side-chain-based Solubilizing Tags 195 References 198 8 Toward HPLC-free Total Chemical Synthesis of Proteins 211Phuc Ung and Oliver Seitz 8.1 Introduction 211 8.1.1 Capture and Release Purification 212 8.1.2 Solid-phase Chemical Ligations (SPCL) 212 8.2 Synthesis of Peptide Segments for Native Chemical Ligation 213 8.2.1 HPLC-free Preparation of N-terminal Peptide Segments for NCL 213 8.2.2 HPLC-free Preparation of C-terminal Peptide Segments for NCL 217 8.3 Synthesis of Proteins Using the His6 Tag 220 8.3.1 Reversible His6-based Capture Tags 220 8.3.2 His6-based Immobilization for C-to-N Assembly of Crambin 221 8.3.3 His6-based Immobilization for Assembly of Proteins on Microtiter Plates 222 8.3.4 His6 and Hydrazide Tags for Sequential N-to-C Capture and Release 225 8.4 Synthesis of Proteins via Oxime Formation 227 8.4.1 Reversible Oxime-based Capture Tags 227 8.4.2 Oxime-based Immobilization for N-to-C Solid-phase Chemical Ligations 227 8.4.3 Oxime-based Immobilization for C-to-N Solid-phase Chemical Ligations 233 8.4.4 Oxime-based C-to-N Solid-phase Chemical Ligations 237 8.5 Synthesis of Proteins via Hydrazone Formation 238 8.5.1 Reversible Hydrazone-based Capture Tags 238 8.5.2 Hydrazone-based Immobilization for Assembly of Proteins on Microtiter Plates 239 8.6 Synthesis of Proteins Using Click Chemistry 242 8.6.1 Click-based Immobilization for N-to-C Solid-phase Peptide Ligations Using a Protected Alkyne 242 8.6.2 Click-based Immobilization for N-to-C Solid-phase Peptide Ligations Using a Sea Group 243 8.7 Synthesis of Proteins Using the KAHA Ligation 244 8.7.1 The KAHA Ligation 244 8.7.2 HPLC-free Synthesis of Proteins Using the KAHA Ligation 245 8.8 Synthesis of Proteins Using Photocleavable Tags 246 8.8.1 Synthesis of Proteins Using a Photocleavable Biotin-based Purification Tag 246 8.8.2 Synthesis of Proteins Using a Photocleavable His6-based Purification Tag 247 8.9 Conclusion 249 References 251 9 Solid-phase Chemical Ligation 259Skander A. Abboud, Agnès F. Delmas, and Vincent Aucagne 9.1 Introduction 259 9.1.1 The Promises of Solid Phase Chemical Ligation (SPCL) 259 9.1.2 Chemical Ligation Reactions Used for SPCL 260 9.1.3 Key Requirements for a SPCL Strategy 261 9.2 SPCL in the C-to-N Direction 262 9.2.1 Temporary Masking Groups to Enable Iterative Ligations 262 9.2.2 Linkers for C-to-N SPCL 264 9.2.2.1 Use of Same Linker and Solid Support for SPPS and SPCL 265 9.2.2.2 Re-immobilization of the C-Terminal Segment 266 9.3 SPCL in the N-to-C Direction 268 9.3.1 Temporary Masking Groups to Enable Iterative Ligations 268 9.3.2 Linkers for N-to-C SPCL 270 9.3.3 Case Study 272 9.3.4 SPCL with Concomitant Purifications 274 9.4 Post-Ligation Solid-Supported Transformations 274 9.4.1 Chemical Transformations 274 9.4.2 Biochemical Transformations 275 9.5 Solid Support 275 9.6 Conclusion and Perspectives 278 Acknowledgment 278 9.A Appendix 278 References 280 10 Ser/Thr Ligation for Protein Chemical Synthesis 285Carina Hey Pui Cheung and Xuechen Li 10.1 Serine/Threonine Ligation 287 10.2 Epimerization Issue 289 10.3 Other Aryl Aldehyde Esters 289 10.4 Preparation of Peptide Salicylaldehyde Esters 289 10.5 Scope and Limitations 294 10.6 Strategies of Ser/Thr Ligation for Protein Chemical Synthesis 294 10.7 C-to-N Ser/Thr Ligation 294 10.8 N-to-C Ser/Thr Ligation 296 10.9 One-pot Ser/Thr Ligation and NCL 296 10.10 Bioconjugation 296 10.11 Solubility Issues 298 10.12 Extension of Ser/Thr Ligation 298 10.13 Conclusion 302 References 303 11 Protein Semisynthesis 307Nam Chu and Philip A. Cole 11.1 Background 307 11.2 Expressed Protein Ligation (EPL) 308 11.2.1 Method Development 308 11.2.2 Applications of EPL for Studying Protein Posttranslational Modifications 309 11.2.3 Site-specific Protein Labeling with N-Hydroxysuccinimide Esters 311 11.3 Cysteine Modifications 311 11.3.1 Dehydroalanine Generation and Applications in Semisynthesis 312 11.3.2 Cysteine Alkylation-related Methods to Introduce Lys Mimics 313 11.4 Enzyme-catalyzed Protein/Peptide Ligations 314 11.4.1 Sortase 314 11.4.2 Butelase-1 316 11.4.3 Subtiligase 317 11.4.4 Trypsiligase 318 11.5 Enzyme-catalyzed Expressed Protein Ligation 318 11.6 Summary and Outlook 319 Acknowledgments 320 References 320 12 Bio-orthogonal Imine Chemistry in Chemical Protein Synthesis 327Stijn M. Agten, Ingrid Dijkgraaf, Stan H. E. van der Beelen, and Tilman M. Hackeng 12.1 Introduction 327 12.2 Carbonyl Functionalization 328 12.3 Aminooxy, Hydrazine, and Hydrazide Functionalization 335 12.4 Oxime Ligation 337 12.5 Hydrazone Ligation 342 12.6 Pictet–Spengler Reaction 344 12.7 Catalysis of Oxime and Hydrazone Ligations 346 References 348 13 Deciphering Protein Folding Using Chemical Protein Synthesis 357Vladimir Torbeev 13.1 Introduction 357 13.2 Modification of Protein Backbone Amides 358 13.3 Insertion of β-turn Mimetics 361 13.4 Inversion of Chiral Centers in Protein Backbone and Side Chains 362 13.5 Modulating cis–trans Proline Isomerization 366 13.6 Steering Oxidative Protein Folding 368 13.7 Covalent Tethering to Facilitate Folding of Designed Proteins 371 13.8 Discovery of Previously Unknown Protein Folds 373 13.9 Site-specific Labeling with Fluorophores 373 13.10 Foldamers and Foldamer–Peptide Hybrids 375 13.11 Conclusions and Outlook 377 Acknowledgement 378 References 378 14 Chemical Synthesis of Ubiquitinated Proteins for Biochemical Studies 383Gandhesiri Satish, Ganga B. Vamisetti, and Ashraf Brik 14.1 The Ubiquitin System 383 14.2 Non-enzymatic Ubiquitination: Challenges and Opportunities 386 14.2.1 Chemical Synthesis of Ub Building Blocks 387 14.2.2 Isopeptide Ligation 387 14.2.3 Total Chemical Synthesis of Tetra-Ub Chains 390 14.3 Synthesis and Semisynthesis of Ubiquitinated Proteins 393 14.3.1 Monoubiquitinated Proteins 393 14.3.2 Tetra-ubiquitinated Proteins 395 14.3.3 Modification of Expressed Proteins with Tetra-Ub 400 14.4 Synthesis of Unique Ub Conjugates to Study and Target DUBs 401 14.5 Activity-based Probes 403 14.6 Perspective 405 List of Abbreviations 406 References 407 15 Glycoprotein Synthesis 411Chaitra Chandrashekar, Kento Iritani, Tatsuya Moriguchi, and Yasuhiro Kajihara 15.1 Introduction 411 15.2 Total Chemical Synthesis of Glycoproteins 411 15.3 Semisynthesis of Glycoproteins 413 15.4 Chemoenzymatic Synthesis 413 15.5 α-Synuclein 414 15.6 Hirudin P6 415 15.7 Saposin D 416 15.8 Interleukin 2 417 15.9 Interleukin 25 417 15.10 Mucin 1 419 15.11 Crambin 421 15.12 Tau Protein 422 15.13 Chemical Domain of Fractalkine 423 15.14 CCL1 424 15.15 Interleukin 6 424 15.16 Interleukin 8 425 15.17 Erythropoietin 426 15.18 Trastuzumab 430 15.19 Antifreeze Glycoprotein 432 15.20 Conclusion 434 References 434 16 Chemical Synthesis of Membrane Proteins 437Alanca Schmid and Christian F.W. Becker 16.1 Introduction 437 16.2 Solid Phase Synthesis of TM Peptides 438 16.3 Purification and Handling Strategies of TM Peptides 442 16.4 Solubility Tags 443 16.4.1 Terminal Tags 443 16.4.2 Side Chain Tags 445 16.5 Removable Solubilizing Backbone Tags 445 16.6 Chemical Synthesis of Membrane Proteins 449 16.6.1 Proteins With 1 TM Domain 449 16.6.2 Proteins with 2 TM Domains 450 16.6.3 Proteins with 3 and More TM Domains 454 16.7 Outlook 456 References 457 17 Chemical Synthesis of Selenoproteins 463Rebecca N. Dardashti, Reem Ghadir, Hiba Ghareeb, Orit Weil-Ktorza, and Norman Metanis 17.1 What are Selenoproteins? 463 17.2 Expression of Selenoproteins 466 17.3 Sec as a Reactive Handle 469 17.4 Synthesis and Semisynthesis of Natural Selenoproteins 473 17.5 Selenium as a Tool for Protein Folding 475 17.6 Conclusions 478 References 478 18 Histone Synthesis 489Champak Chatterjee 18.1 The Histones and Their Chemical Modifications 489 18.1.1 Histone Proteins 489 18.1.2 Histone Posttranslational Modifications 490 18.2 Chemical Ligation for Histone Synthesis 492 18.2.1 Native Chemical Ligation 492 18.2.2 Expanding the Scope of Native Chemical LigationWith Inteins 494 18.3 Histone Octamer and Nucleosome Core Particle Assembly 494 18.4 Studying the Histone CodeWith Synthetic Histones 496 18.4.1 Synthesis of Histones Modified by Smaller Functional Groups 497 18.4.1.1 Histone Phosphorylation 497 18.4.1.2 Histone Acetylation 499 18.4.1.3 Histone Methylation 502 18.4.2 Synthesis of Sumoylated Histones 505 18.5 Conclusions 506 Acknowledgments 506 References 506 19 Application of Chemical Synthesis to Engineer Protein Backbone Connectivity 515Chino C. Cabalteja and W. Seth Horne 19.1 Introduction 515 19.2 Backbone Engineering to Facilitate Synthesis 516 19.3 Backbone Engineering to Explore the Consequences of Chirality 517 19.4 Backbone Engineering to Understand and Control Folding 520 19.5 Backbone Engineering to Create Protein Mimetics 522 19.6 Conclusions 525 References 526 20 Beyond Phosphate Esters: Synthesis of Unusually Phosphorylated Peptides and Proteins for Proteomic Research 533Anett Hauser, Christian E. Stieger, and Christian P. R. Hackenberger 20.1 Introduction 533 20.2 General Methods for the Incorporation of Hydroxy-phosphorylated Amino Acids into Peptides and Proteins 534 20.3 Incorporation of Other Phosphorylated Nucleophilic Amino Acids into Peptides and Proteins 537 20.3.1 Phosphoarginine (pArg) 537 20.3.2 Phosphohistidine (pHis) 538 20.3.3 Phospholysine (pLys) 539 20.3.4 Phosphocysteine (pCys) 539 20.3.5 Pyrophosphorylation of Serine and Threonine (ppSer, ppThr) 541 20.4 Development of Phospho-analogues as Mimics for Endogenous Phospho-Amino Acids 541 20.4.1 Analogues of Phosphoserine, Phosphothreonine, and Phosphotyrosine 541 20.4.2 Stable Analogues of Phosphoaspartate and Phosphoglutamate 543 20.4.3 Stable Analogues of Phosphoarginine 544 20.4.4 Stable Analogues of Phosphohistidine 545 20.4.5 Stable Analogues of Pyrophosphorylated Serine 547 20.5 Conclusion 547 References 547 21 Cyclic Peptides via Ligation Methods 553Tristan J. Tyler and David J. Craik 21.1 Introduction 553 21.2 Cyclic Peptide Synthesis 554 21.3 Orbitides 557 21.4 Paws-derived Peptides(PDPs) 559 21.5 Cyclic Conotoxins 561 21.6 θ-Defensins 563 21.7 Cyclotides 563 21.8 Outlook 568 Acknowledgements 568 Funding 568 References 569 Index 579

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Book SynopsisLesevergnügen garantiert: In 22 Geschichten erzählt Gerhard Gottschalk Spannendes und teilweise kaum Vorstellbares aus der Welt der Mikroben Mikroorganismen schufen durch ihre Vielfalt und ihre Aktivität die Voraussetzungen für die Evolution der Pflanzen- und Tierwelt auf unserer Erde. Nicht alle Mikroben, die das vollbracht haben, gehören zu den Bakterien. Neben den eigentlichen Bakterien gibt es das Reich der Archaeen. Das sind Extremisten, sie besiedeln Standorte, wie eben kochendes Wasser auf Island oder auch die stark sauren und heißen Tümpel in den Solfatara bei Neapel; sie haben diesem Buch den Titel gegeben. Bakterien sind ansonsten überall, und Gerhard Gottschalk führt uns in ihre so unterschiedlichen Lebensbereiche, * in die Ozeane, die wenige Bakterienzellen pro Liter enthalten, aber insgesamt gewaltige Mengen, größer als die Masse aller Fische zusammen * in die Meeressedimente und den Schlamm der Wattenmeere mit der auffälligen und geruchsintensiven Produktion von Schwefelwasserstoff * in den Boden, wo sie Dünger zu Nitrat umsetzen, das dann ins Grundwasser sickert * in den Dickdarm mit bis zu einer Billion Bakterien pro Gramm Inhalt, ein Ort mit mannigfachen Wirkungen auf unsere Physiologie und unser Wohlbefinden * in unseren bakteriell besetzten Körper, der dieser Besetzung nicht immer Herr wird und dann von Infektionskrankheiten heimgesucht wird * in die Bakterienfabriken für Käse, Essig, Alkohol, Antibiotika und Waschmittelenzyme, aber auch für viel Gentechnisches wie Humaninsulin. Wir erfahren außerdem, wie Bakterien das Weltklima beeinflussen, wie sie die grüne Gentechnik auf den Weg brachten und wie man mit Hilfe von passendem Bakteriendünger Ölteppiche abbauen kann. Mit Erstaunen erfahren wir, dass ein Bakterium aus der Gattung Clostridium bei der Gründung des Staates Israel eine Rolle spielte. Leben in kochendem Wasser und andere Mikrobengeschichten ? geschrieben von einem führenden Mikrobiologen unserer Zeit ? ist spannende und unterhaltsame Lektüre für jeden, der sich von der faszinierenden Welt der Mikroorganismen begeistern lassen möchte.Trade Review"Obwohl die Forschung bereits viele Rätsel entschlüsselt hat, gibt es überraschende Entdeckungen." PTATable of ContentsVorwort VII 1 Gekocht und doch lebendig 1 2 Im Reich der Archaeen 9 3 LUCAs Leben im Urschlamm 15 4 Bestrahlt und doch lebendig 19 5 Leben im Toten Meer 25 6 Die Sauerstoffrevolution 29 7 Jagd auf Stickstoff 31 8 Wie Schwefel und Stickstoff im Kreise laufen 35 9 Fast Food und karge Kost 43 10 Bakterien und Archaeen als Klimamacher 53 11 Bacteria on the Run 61 12 Bakterien-Getwitter 67 13 Bakterienkrüppel 73 14 Genfähren und Genscheren 81 15 PCR und CRISPR 95 16 Resistenzen ohne Grenzen 103 17 Ein Gen mehr in der Suppe 113 18 Ein Pfund Bakterien im Darm 119 19 Durchfälle und Escherichia coli 129 20 Robert Koch und der Tuberkulin-Skandal 139 21 Herr Präsident, wie war das damals mit dem Aceton? 145 22 Bakterien und Krebs 153 Epilog 167 Literaturverzeichnis 169 Stichwortverzeichnis 179

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Book SynopsisDiese erste deutschsprachige Übersicht beschreibt praxisnah alle verfügbaren und in der europäischen Pharmakopöe aufgenommenen Nachweisverfahren für bakterielle Endotoxine und andere Pyrogene. Jede Methode wird ausführlich beschrieben und anhand von Praxisbeispielen einschließlich der produktbezogenen Methodenvalidierung präsentiert. Neueste Erkenntnisse zur Maskierung von Endotoxinen und dem LER (low endotoxin recovery)-Effekt sowie neuentwickelte Methoden zur Endotoxinbestimmung mittels rekombinanter Testsysteme werden vorgestellt. Eine Beschreibung der notwendigen Ausrüstung sowie der hauptsächlichen Einsatzgebiete runden dieses Buch ab.Table of ContentsVorwort IX 1 Historisches zu Pyrogenen und Endotoxinen 1 1.1 Chronologie ab 19. Jahrhundert 2 1.2 Fieber 5 1.3 Pyrogene 5 1.4 Endotoxine, Exotoxine und Enterotoxine 5 Literatur 9 2 Nachweis von fiebererzeugenden Substanzen 11 2.1 Neun Augen, zehn Beine, zwolf Zangen: ein Schwertschwanz 20 2.2 Tests auf Endotoxine 24 Literatur 27 3 Prüfung auf Pyrogene (Ph. Eur. 2.6.8) 29 Literatur 34 4 Prüfung auf Bakterienendotoxine (Ph. Eur. 2.6.14 und 5.1.10) 35 4.1 Rekonstitution des Lysats 35 4.2 Referenzstandards 35 4.3 Kontrollen wahrend des Tests 38 4.4 Bestatigung der Lysatempfindlichkeit durch das Labor 38 4.5 Prufung eines Produkts 38 4.5.1 Limittest (Methode A) 38 4.5.2 Quantitativer Test (Methode B) 39 4.5.3 Turbidimetrischer Test 40 4.5.4 Chromogener Test 42 4.6 Eliminierung von Storfaktoren und Interferenzen 44 4.7 BET mit oligen Substanzen 51 Literatur 53 5 Alternative Verfahren 55 5.1 Prufung auf Monozytenaktivierung (Ph. Eur. 2.6.30) 56 5.2 Monocyte-activation test for vaccines containing inherently pyrogenic components 59 5.3 Bakterieller Endotoxintest mit rFC (Ph. Eur. 2.6.32) 60 5.4 Bakterieller Endotoxintestmit drei rekombinanten Enzymen 66 5.5 Weitere Verfahren 68 Literatur 68 6 LER-Effekt (low endotoxin recovery, LER) 71 6.1 Entdeckung des LER-Effekts und der Maskierung 71 6.2 Demaskierung 75 Literatur 76 7 Vorkommen und Nachweis von Glucanen 77 Literatur 83 8 Probenzug und Probenvorbereitung 85 8.1 Schulung zum Musterzug 87 8.2 Probenvorbereitung 88 8.3 Prufung vonWasserproben 88 8.3.1 Wasser zum Verdunnen konzentrierter Hamodialyselosungen 88 8.3.2 Wasser fur Injektionszwecke (WfI) 88 8.3.3 Wasser nach USP 89 8.3.4 LAL ReagentWater (LRW) 90 8.3.5 VE-Wasser 90 8.3.6 Trinkwasser 91 8.3.7 Susβwasser 91 8.4 Prufung von Primarpackmitteln 91 8.4.1 Prufung von Stopfen 93 8.4.2 Prufung von Spritzen und Injektionsnadeln 94 8.5 Prufung vonMedizinprodukten 95 Literatur 99 9 Methodenvalidierung 101 9.1 Validierung der Prufung auf Bakterienendotoxine 101 9.2 Validierung des bakteriellen Endotoxintestsmit rFC 119 9.3 Validierung der Prufung auf Monozytenaktivierung 121 Literatur 121 10 Eliminierung und Inaktivierung von Endotoxinen 123 Literatur 134 11 Ausrüstung 135 11.1 Das Pruflabor 135 11.2 Automationsmoglichkeiten 136 11.3 Qualifizierung und Kalibrierung der Messgerate 139 Literatur 144 12 Vorgehensweisen bei Out-of-Specification-Ergebnissen 145 12.1 OOS beim BET 147 12.2 OOS beim Pyrogentest 151 Literatur 153 13 Weitere Einsatzgebiete der Prüfung auf Bakterienendotoxine 155 13.1 Monitoring des Umfelds 155 13.2 Reinigungsvalidierung 156 13.3 Untersuchung von Biofilmen 157 13.4 Korrelieren Endotoxineinheiten zur Keimzahl gramnegativer Bakterien? 160 Literatur 161 Anhang: Formeln 163 Abkürzungen 165 Weiterführende Literatur 169 Stichwortverzeichnis 181

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Book SynopsisBiomedical Engineering An exploration of materials processing and engineering technology across a wide range of medical applications The field of biomedical engineering has played a vital role in the progression of medical development technology. Biomedical Engineering: Materials, Technology, and Applications covers key aspects of the field—from basic concepts to advanced level research for medical applications. The book stands as a source of inspiration for research on materials as well as their development and practical application within specialized industries. It begins with a discussion of what biomedical engineering is and concludes with a final chapter on the advancements of biomaterials technology in medicine. Offers comprehensive coverage of topics, including biomaterials, tissue engineering, bioreceptor interactions, and various medical applications Discusses applications in critical industries such as biomedical diagnosis, pharmaceutics, drug delivery, cancer detection, and more Serves as a reference for those in scientific, medical, and academic fields Biomedical Engineering takes an interdisciplinary look at how biomedical science and engineering technology are integral to developing novel approaches to major problems, such as those associated with disease diagnosis and drug delivery. By covering a full range of materials processing and technology-related subjects, it shares timely information for biotechnologists, material scientists, biophysicists, chemists, bioengineers, nanotechnologists, and medical researchers.Table of Contents1. CONCEPTS of BIOMEDICAL ENGINEERING 1.1 Introduction 1.2 What is Biomedical Engineering 1.3 Frontiers in Biomedical Engineering 1.4 Impact of Biomedical Engineering 1.4.1 Target Drug Delivery 1.4.2 Early Stage Detection 1.4.3 Personalized Medicine 1.5 General Applications of Biomedical Engineering 1.5.1 Pharmaceutic 1.5.2 Medicine 1.5.3 Consumer Goods 1.6 Summary and Challenges References 2. BIOMATERIALS 2.1 Introduction 2.2 Biomedical Materials 2.2.1 Polymers 2.2.2 Metals 2.2.3 Composites 2.2.4 Non-Metal Materials 2.3 Biomaterials in Medicine 2.3.1 Surgical Devices 2.3.2 Implantable and Injectable Materials 2.4 Summary and Challenges References 3 BIOMOLECULE RESPONSIVE MATERIALS 3.1 Introduction 3.2 Glucose Responsive Materials 3.2.1 Glucose Oxidase Materials 3.2.2 Phenylboronic Acid Materials 3.3 Protein Responsive Materials 3.3.1 Enzyme-Responsive Materials 3.3.2 Antigen-Responsive Materials 3.4 Nucleic Acid Responsive Materials 3.4.1 RNA-Responsive Materials 3.4.2 DNA-Responsive Materials 3.4.3 Aptamers-Responsive Materials 3.4.4 PNA-Responsive Materials 3.5 Summary and Challenges References 4. SURFACE CHEMISTRY of BIOMATERIALS for MEDICAL APPLICATION 4.1 Introduction 4.2 Chemical Method 4.2.1 Radiation Grafting 4.2.2 Silanization 4.3 Electrochemical Method 4.3.1. Conversion Coatings 4.3.2. Electroplating 4.4. Plasma Method 4.4.1 High-Energy Plasma Treatments 4.4.2 Immobilization of Molecules 4.5 Ion Beam Implantation 4.6 Summary and Challenges References 5 DRUG DELIVERY TECHNOLOGY 5.1 Introduction 5.2 Biodegradable Polymers in Drug Delivery 5.2.1 Gene Delivery 5.2.2 siRNA Delivery 5.3 Target Drug Delivery 5.3.1 Target Therapy in Cancer 5.3.2 Target Therapy in Diabetes 5.4 Drug Delivery in Imaging Technology 5.4.1 MRI Technology 5.4.2 Ultrasound Technology 5.5 Summary and Challenges References 6 EARLY STAGE DETECTION TECHNOLOGY 6.1 Introduction 6.2 Sensors Biological Application 6.3 Fabrication Methods 6.3.1 Lithography Technology 6.3.2 Printing Technology 6.4 Current Approaches 6.4.1 Lab-on-Chip 6.4.2 Organ-on-Chip 6.4.3 Drug Screening 6.5 Summary and Challenges References 7 REGENERATIVE MEDICINE 7.1 Introduction 7.2 The Source of Stem Cells and Its Therapeutic Application 7.3 Tissue Engineering Principals in Stem Cells Technology 7.4 Tissue Engineered Scaffolds 7.5 Tissue Engineered Nano-scaffolds 7.6 Summary and Challenges References 8 NANOBIOTECHNOLOGY 8.1 Introduction 8.2 Classification of Nanomaterials 8.2.1 Nanoparticles 8.2.2 Nanofibers, Nanowires, Nanorods 8.2.3 Self-Assembled Nanomaterials 8.3 Specific Mediated Nanomaterials 8.4 Biomineralization Nanomaterials 8.5 Summary and Challenges References 9 ADVANCES in BIOMATERIALS TECHNOLOGY in MEDICINE 9.1 Introduction 9.2 Advances in Synthesis of New Biomaterials 9.3 Biocompatibility Polymers 9.4 Proteins and Peptides in Medicine 9.5 Limitations of Nanomaterials Technology in Nature and Medicine 9.6 Summary and Challenges Reference

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Book SynopsisVogelschwärme führen komplexe Manöver aus über uns am Himmel, Fische vollbringen Ähnliches in den Tiefen der See. Im asiatischen Dschungel zeigen Leuchtkäfer Lichtvorführungen, in denen Tausende von Käfern in perfekter, synchroner Harmonie strahlen. Diese und ähnliche Vorgänge haben dazu geführt, dass Mathematiker und Physiker sich mit Kollegen der Biologie zusammengefunden haben, um die dem Schwarmverhalten zugrunde liegende Struktur zu erforschen. Tatsächlich ist diese Struktur universell und ähnlich der, die man in der Physik vieler wechselwirkender Teilchen findet. Das Entstehen und die Struktur eines Vogelschwarms entsprechen in vieler Hinsicht der Magnetisierung von Eisen, bei der ganz plötzlich die Spins der meisten Atome in die gleiche Richtung weisen. Die Synchronisierung der Leuchtkäferstrahlung wiederum beruht auf Mechanismen, die der Lichtemission eines Lasers ähneln. Dieses Buch beschreibt die verschiedenen Formen des Schwarmverhaltens von Tiergemeinschaften und stellt diesen dann die entsprechenden Strukturen in Physik und Informatik gegenüber. Doch keine Angst: es wird nur einfache Mathematik benötigt, und auch die angeführte Physik und Biologie bewegt sich auf allgemeinverständlichem Niveau. Erleben Sie mit, wie aus einfachen Gesetzmäßigkeiten die komplexesten Phänomene entstehen können - ohne dass es einer zentralen Kontrollinstanz bedarf.Trade ReviewAus einfachen Gesetzmäßigkeiten entstehen komplexe Phänomene ? interessant, spannend, weckt jede Menge Neugier! Mehr davon! Infotechnica.de (01.07.2021) Die Kapitel sind kurz und verständlich aufbereitet. Die verwendete Literatur, ein Personen- und ein Sachverzeichnis runden das Buch ab. Radiounicc.de (22.06.2021) [E]in guter Überblick und Startpunkt für weitere Lektüre in den Bereichen der Naturwissenschaften. Tinaliest.de (15.10.2021) Absolut lesenswert! [?] Es ist auf jeden Fall eines der interessantesten Sachbücher, die ich bis jetzt gelesen habe. Leser-welt.de (13.10.2021) Heuschrecken haben keinen König von Helmut Satz bietet einen interessanten Einblick in das Verhalten von Tierschwärmen, indem es zeigt, dass sich dieses Verhalten mit grundlegenden physikalischen Prozessen und theoretisch informatischen Algorithmen vergleichen lässt. Lebensmittelchemiker-Mitteilungen (Januar 2022) Table of ContentsVorwort ix 1 Einleitung 1 2 DieachtePlage 7 3 Das Entstehen von willkürlicher Verbindung 13 4 DieStarevonRom17 5 Das Entstehen von Ordnung 23 6 Die Gesetze des Schwarms 29 7 Kollektiv, kritisch, komplex 37 8 Wer fängt an? 47 9 DasLeuchtenimUrwald 51 10 Die hörbare Stille 55 11 Gekoppelte Pendel 59 12 Laserstrahlung 63 13 Die Bestimmung der Wege 67 14 Formationsflug und Flugformationen 73 15 Die Aerodynamik der Vögel 81 16 Vogelzug und Zugvögel 87 17 Wege unter Wasser 97 18 Der Ameisenstaat 101 19 Verwandtschaftsbestimmung 107 20 Von Blumen und Bienen 113 21 Verständigung und Sprache 117 22 Epilog 123 Anhang A Komplexität und das Entstehen von Chaos 127 Anhang B Orientierung und Navigation 133 Literatur 137 Personenverzeichnis 139 Sachverzeichnis 141

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Book SynopsisDevices and Systems for Laboratory Automation Structured Overview on the Available Systems and Devices for Laboratory Automation Choosing the right systems and devices for the automation in any given laboratory is an essential part for the process to succeed. As relevant information to make an informed choice is not always readily available, a structured overview is essential for modern scientists. This book provides an introduction into laboratory automation and an overview of the necessary devices and systems. Sample topics discussed by the two well-qualified authors include: Specific requirements the automation needs to fulfill such as liquid delivery, low volume delivery, solid delivery, and sample preparation An overview on robots and mobile robots Common interfaces in laboratory automation For scientists and all individuals working in laboratories, the work serves as an indispensable resource in helping to make laboratory processes more streamlined, effective, and efficient.Table of ContentsINTRODUCTION A Definition of Laboratory Automation Short History of Laboratory Automation Potential of Laboratory Automation Life Science Applications and Requirements (short review on life science applications and requirements automation life science processes) The LUO Concept in Laboratory Automation (definition of LUO concept, based on that description of main device classes required in laboratory automation) References FORMATS IN LABORATORY AUTOMATION Microtiter plates Sample formats in analytical application, Sample formats in medical applications References LIQUID DELIVERY Historic Development of Liquid Handling Use of Liquid Handling Systems Liquid Handler Drive Types Single Channel Systems Multichannel Systems General Rules in Liquid Handling Critical Liquid Handling Parameters Liquid Handling Performance Monitoring Overview on Commercially Available Liquid Handling Systems References LOW VOLUME DELIVERY Definition of Low Volume Application Areas of Low Volume Dispensing Low Volume Dispensing Technologies Overview on Commercially Available Low Volume Dispensers References SOLID DELIVERY Introduction Solid Delivery Technologies Overview on Commercially Available Solid Delivery Systems References DEVICES FOR SAMPLE PREPARATION Automated Heating, Cooling and Mixing Automated Centrifuges Automated Pouring and Filtration Automated Solid Phase Extraction References ROBOTS IN LABORATORY AUTOMATION Classical Industrial Robots Cobots Application Examples References MOBILE ROBOTS IN LABORATORY AUTOMATION Characteristics and Concepts of Mobile Robots (including definition) Sensors and Actuators for Mobile Robots Commercially available Mobile Robots Application of Mobile Robots in Industry Special Requirements for using Mobile Robots in Life Science Laboratories References CAMERA BASED OBJECT DETECTION AND MANIPULATION Overview on Available Cameras State of the Art in Camera Based Object Detection References ANALYTICAL MEASUREMENT SYSTEMS Reader Systems Classical Analytical Systems References INTERFACES IN LABORATORY AUTOMATION Introduction Analog Interfaces Digital Interfaces Network Interfaces Standardization in Laboratory Automation (SILA) References SAMPLE IDENTIFICATION IN LABORATORY AUTOMATION Barcode Technologies RFID Technologies Advanced Technologies References

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Book SynopsisDrug Development for Malaria Provides readers with first-hand advice for the development of novel antimalarial drugs This book provides a systematic overview of antimalarial drug development and presents a wealth of data and insight from drug developers across three continents, including many from countries where the disease is endemic. Throughout, the contributions have been written with the drug developer in mind, highlighting challenges but also opportunities for the successful development of effective antimalarial drugs. Case studies and method-oriented chapters provide an abundance of practical first-hand advice on how to successfully develop an antimalarial drug. Key topics covered in the book include: The performance of current drugs and therapies, the influence of formulation and targeted delivery, and strategies to overcome drug resistance. Technologies and approaches for development of novel drugs, such as assays, computer-aided drug design, known and potential drug targets, and natural sources for novel antimalarial compounds Vaccination as an alternative to drug therapy For chemists and other professionals working in industries related to medicine and pharmaceuticals, this book provides a completely comprehensive overview of the current state of novel antimalarial drugs and how they can be developed in an efficient and cost-effective manner.Table of ContentsINTRODUCTIONPast, Present and Future Drug Development for Malaria CHALLENGES AND OPPORTUNITIES IN MALARIA THERAPYScientific Challenges and Treatment Opportunities in the Face of Shifting Malaria EpidemiologyRecent Advances in Malaria Vaccine DevelopmentEmerging Formulation Technologies against Malaria ResurgenceTargeted Drug Delivery for Malarial TherapyThe Imminent Threat of Antimalarial Drug ResistanceCurrent Therapies and New Drug Targets for the Future Drug Development of Drug Resistant MalariaBringing an Antimalarial Drug to MarketDRUG DEVELOPMENTAssays for Antimalarial Drug DiscoveryRole of Computer Aided Drug Design (CADD) in Designing Anti-malarial AgentsAminoacyl-tRNA Synthetases as Malarial Drug Targets: A Structural Biology PerspectiveRole of Natural Compounds for Prevention and Treatment of MalariaNatural Products as a source for Antimalarial Drug Development ProcessAn Overview into the Anti-plasmodial South African Medicinal PlantsThe Antimalarial Potential of MushroomsCASE STUDIESDiscovery and Trends of 8-Aminoquinoline and 4-Aminoquinoline Classes of AntimalarialsDiscovery and Development of ArtemisininSynthesis, Characterization and Antimicrobial Drug Efficacy of the Oxaborole DerivativesDiscovery and Development of beta (β)-Carboline Derivatives as Anti-malarial Agents

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Book SynopsisCarbohydrate-Based Therapeutics Comprehensive resource summarizing opportunities and latest progress in design methodologies for carbohydrate-based therapeutics through a disease-oriented approach Carbohydrate-Based Therapeutics covers current progress and explores new frontiers in carbohydrate-based therapeutic applications, utilizing a unique approach by providing a detailed background of diseases coupled with subsequent carbohydrate-based therapies. The link between chemistry and design of novel carbohydrate-based medicines is highlighted and a broad overview of all the potential applications of carbohydrates is given. Emphasis is laid on concepts used for carbohydrate drug design, structure– activity relationship, and impact on health and diseases. The text also discusses newer topics like nanoparticles, material science, and tissue generation. Carbohydrate-Based Therapeutics includes information on: Antimicrobial carbohydrate-based therapies, covering antibacterial and antiviral vaccines, antifungal therapies, anti-influenza therapeutics, and antiadhesive carbohydrates and glycomimetics Anti-cancer carbohydrate-based therapies, covering cancer vaccines and immunotherapy, and carbohydrate tools in cancer biology Carbohydrate-based therapies in metabolic, neuronal, and immune disorders, covering carbohydrate-based therapeutics for lysosomal disorders and neurodegenerative diseases New frontiers in carbohydrate-based therapies, covering carbohydrates for tissue engineering, antiangiogenic and regenerative medicine Providing comprehensive coverage of foundational knowledge on the subject in a unique and highly accessible format while also exploring the state of the art in the field’s applications, Carbohydrate-Based Therapeutics is an essential resource for medicinal, pharmaceutical, and organic chemists, chemists in industry, biochemists, and biotechnologists.Table of ContentsForeword xv Acknowledgments xvii 1 Antibacterial Carbohydrate Vaccines 1 Federica Compostella, Laura Morelli, and Luigi Lay 1.1 Introduction 1 1.1.1 A Brief History of Vaccines 2 1.2 Carbohydrate-Based Vaccines 5 1.2.1 Mechanism of the Immune Response to Carbohydrate-Based Vaccines 12 1.3 Components of Glycoconjugate Vaccines 15 1.3.1 The Carbohydrate Antigen 16 1.3.2 Linkers for Carbohydrate–Protein Conjugation 19 1.3.3 The Carrier Protein 22 1.3.4 The Adjuvant 24 1.4 Technologies Employed for Production of Glycoconjugate Vaccines 25 1.4.1 Traditional Glycoconjugates 26 1.4.2 Glycoconjugates Based on Synthetic Carbohydrate Antigens 28 1.4.2.1 Site-Selective Protein Conjugation 29 1.4.3 Enzymatic and ChemoEnzymatic Approach 30 1.4.4 Bioengineered Glycoconjugates 31 1.4.5 Nanotechnology-Based Glycoconjugate Vaccines 33 1.4.5.1 Outer Membrane Vesicles (OMVs) and Generalized Modules for Membrane Antigens (GMMA) 33 1.4.5.2 Gold Nanoparticles, Liposomes, and Virus-Like Particles 34 1.4.6 Nonprotein-Based Glycoconjugates 36 1.4.7 Noncovalent Vaccines 36 1.5 Conclusion 37 Acknowledgments 38 References 39 2 Antifungal Glycoconjugate Vaccines 57 Linda del Bino, Maria R. Romano, and Roberto Adamo 2.1 Human Fungal Infections 57 2.2 Immunity Against Fungal Pathogens 59 2.3 Carbohydrate Antigens in Fungal Cell Wall 60 2.4 Glycoconjugate Vaccines Against Candida albicans/Candida auris 61 2.5 Glycoconjugate Vaccines Against Cryptococcus neoformans 64 2.6 Glycoconjugate Vaccines Against Aspergillus fumigatus 66 2.7 Universal Fungal Polysaccharide Antigens 68 2.8 Conclusions and Future Prospects 68 References 69 3 Carbohydrate-Based Antiviral Vaccines 73 Adrián Plata and Alberto Fernández-Tejada 3.1 Introduction 73 3.2 Human Immunodeficiency Virus 74 3.2.1 Vaccine Constructs Derived from gp120 High-Mannose N-Glycan Cluster 75 3.2.1.1 Surface Oligomannose Cluster-Targeting bnAb: 2G12 Antibody 75 3.2.1.2 Synthesis and Immunological Evaluation of 2G12 Epitope Mimics 76 3.2.2 Vaccine Constructs Derived from gp120 First and Second Variable Loops (V1V2) 81 3.2.2.1 V1V2-Targeting bnAbs 81 3.2.2.2 Synthetic V1V2 N-Glycopeptide Antigens as bnAb Epitope Mimics 81 3.2.3 Vaccine Constructs Derived from gp120 Third Variable Loops (V3) 83 3.2.3.1 V3-Targeting bnAbs 83 3.2.3.2 Synthetic Glycoconjugates and N-glycopeptides as V3-Directed bnAb Epitope Mimics 83 3.2.3.3 Synthetic V3 Glycopeptides as bnAb Epitope Mimics 83 3.3 Influenza A Virus 85 3.3.1 Vaccine Constructs Based on Hemagglutinin (HA) 86 3.3.1.1 Hyperglycosylated HA Vaccines 87 3.3.1.2 α-Gal-Based Vaccine Constructs 87 3.3.2 Vaccine Constructs Based on Neuraminidase (NA) 88 3.3.3 Acetalated Dextran as Adjuvant Carrier 89 3.3.4 Multivalent Constructs as Anti-Influenza Inhibitors 89 3.4 Hepatitis C Virus 90 3.5 Ebola Virus 91 3.5.1 Glycoprotein-Based Vaccines 92 3.5.2 Monoclonal Antibodies and Carbohydrate Antiviral Agents as Therapeutics 92 3.6 SARS-CoV-2 Virus 94 3.6.1 Prospective Vaccine Constructs Based on α-Gal Epitope 94 3.6.2 RBD-Based Constructs for Vaccine Development 95 3.6.3 Saponins as Carbohydrate-Based Adjuvant Candidates for COVID- 19 Vaccines 95 3.7 Conclusions and Outlook 96 Acknowledgments 96 References 97 4 Bacterial Glycolipid Lipid As and Their Potential as Adjuvants 111 Atsushi Shimoyama and Koichi Fukase 4.1 Introduction 111 4.2 Bacterial Glycolipid Lipid A: an Innate Immune Stimulant 113 4.3 Vaccines Containing Natural LPS as Adjuvants 117 4.3.1 Cholera Vaccines 117 4.3.2 Salmonella enterica Serovar Typhi Vaccines 117 4.3.3 Other Vaccines 118 4.4 LPS and Lipid A in the Environment or Fermented Foods as Adjuvants 118 4.5 Synthetic and Semisynthetic Lipid As as Adjuvants 120 4.6 Developing Novel Lipid A Adjuvants 121 4.6.1 Parasitic Bacterial Lipid As 121 4.7 Symbiotic Bacterial Lipid As 123 4.8 Lipid A-Based Self-Adjuvanting Vaccines 125 4.9 Conclusions 127 References 127 5 Antiadhesive Carbohydrates and Glycomimetics 131 Jonathan Cramer, Lijuan Pang, and Beat Ernst 5.1 Introduction 131 5.1.1 Carbohydrate–Protein Interactions in Viral Adhesion to Host Cells 131 5.1.2 Bacterial Adhesins and Antiadhesion Therapy 132 5.1.3 Selected Examples 133 5.2 DC-SIGN-Mediated Viral Adhesion and Entry into Myeloid Cells 133 5.2.1 Introduction 133 5.2.2 DC-SIGN Ligands Employing Natural Carbohydrate Epitopes 136 5.2.2.1 Dendrimers 137 5.2.2.2 Nanoparticles 137 5.2.2.3 Polymers 138 5.2.2.4 Other Multivalent Scaffolds 138 5.2.3 DC-SIGN Ligands Employing Carbohydrate Derivatives or Glycomimetics 139 5.2.4 Conclusion and Perspectives 141 5.3 The Bacterial Adhesin FimH 143 5.3.1 UTIs and FimH 143 5.3.2 FimH CRD 143 5.3.3 FimH Antagonists 145 5.3.4 Conclusion and Perspectives 147 5.4 Pseudomonas aeruginosa Virulence Factors (PA-IL and PA-IIL) 148 5.4.1 Introduction 148 5.4.2 Mono- and Oligovalent Glycomimetic PL-Ligands 149 5.4.3 Conclusions and Perspectives 152 5.5 General Aspects 152 References 153 6 Targeting Carbohydrates in Cancer – Analytical and Biotechnological Tools 161 Henrique O. Duarte, Joana Gomes, and Celso A. Reis 6.1 Aberrant Protein Glycosylation in Cancer 161 6.2 Detection and Mapping of Carbohydrate-Based Antigens in Human Neoplastic Tissues 164 6.3 Imaging Mass Spectrometry 164 6.4 In Situ Proximity Ligation Assay 166 6.5 Glycan Microarrays 169 6.6 Glycoengineered In Vitro, In Vivo, and Ex Vivo Models 171 6.7 Structural Elucidation of Glycoconjugates: Glycomic and Glycoproteomic Strategies 176 6.8 Concluding Remarks 182 List of Abbreviations 183 References 185 7 Carbohydrate-Specific Monoclonal Antibody Therapeutics 201 Matthew Lohman, Hannah Rowe, and Peter R. Andreana 7.1 Introduction 201 7.2 Types of Monoclonal Antibodies 202 7.2.1 IgG Antibodies 202 7.2.2 IgM Antibodies 203 7.2.3 ScFv and Fab Fragments 203 7.3 Humanization of Monoclonal Antibodies 204 7.3.1 CDR Grafting 204 7.3.2 Transgenic Animals 204 7.4 Breakthrough Research 205 7.5 mAbs from Preclinical to Clinical Studies 206 7.6 Globo Series 206 7.6.1 Blood Group 206 7.6.2 Mucin-Attached Glycans 207 7.7 New Treatment Options for Neuroblastoma 207 7.7.1 History of Unituxin 208 7.7.2 What is Unituxin? 209 7.7.3 Challenges with Unituxin 211 7.7.4 mAbs Binding to Neuroblastoma 211 7.7.5 Chimeric and Humanized Anti-GD2 Antibodies 212 7.7.6 Naxitamab as a Potential Alternative for High-Risk Patients 212 7.7.7 Chimeric Antigen Receptors (CARs) Targeting GD2 213 7.8 Summary 214 List of Abbreviations 215 References 216 8 Carbohydrates in Tissue Engineering 223 Laura Russo and Francesco Nicotra 8.1 Introduction 223 8.2 Biomaterials and Medical Devices: Natural and Synthetic Strategies 224 8.2.1 Carbohydrates as Building Blocks for Medical Device Formulation 224 8.2.1.1 Human Polysaccharides: Glycosaminoglycans (GAGs) and Proteoglycans (PGs) 225 8.2.1.2 Polysaccharides from Plants, Algae, Animal, and Microbial Fermentation 228 8.2.2 Carbohydrates as Signaling Molecules: Opportunities in Tissue Engineering and Regenerative Medicine 233 8.3 Carbohydrates in Animal-Derived Medical Devices: Friends or Foes? 234 8.4 Glycoengineering Application to Regenerative Medicine 235 8.5 Future Opportunities and Major Challenges 237 Conflict of Interest 237 References 237 9 Carbohydrate-Based Therapeutics for Lysosomal Storage Disorders 245 Camilla Matassini, Francesca Clemente, and Francesca Cardona 9.1 An Introduction to Lysosomal Storage Disorders (LSDs) 245 9.2 Available Treatments for LSDs: The Role of Carbohydrate-Based Therapeutics 248 9.2.1 Enzyme Replacement Therapy (ERT) 250 9.2.2 Substrate Reduction Therapy (SRT) 251 9.2.3 Pharmacological Chaperone Therapy (PCT) 252 9.2.4 Combined ERT/PC Therapy 254 9.3 Mucopolysaccharidoses 254 9.4 Sphingolipidoses 258 9.4.1 Fabry Disease 258 9.4.2 Gaucher Disease 262 9.4.3 Niemann–Pick 267 9.4.4 GM1 Gangliosidosis and Morquio B (β-Gal) 268 9.4.5 GM2 Gangliosidosis (β-Hexosaminidase) 272 9.4.6 Krabbe 275 9.5 Glycogen Storage Disorders 275 9.5.1 Pompe Disease 275 9.6 Glycoproteinoses 277 9.6.1 Fucosidosis 277 9.6.2 α-Mannosidosis 279 9.7 Conclusions 279 Acknowledgments 282 Abbreviations and Acronyms 283 References 284 10 Carbohydrates and Carbohydrate-Based Therapeutics in Alzheimer’s Disease 293 Ana M. Matos, João Barros, and Amélia P. Rauter 10.1 Introduction 293 10.2 O-GlcNAc Transferase (OGT) and O-GlcNAc Hydrolase (OGA) in Neurodegeneration 295 10.2.1 O-GlcNAc Cycling as a Therapeutic Target Against Alzheimer’s Amyloid Plaques and Neurofibrillary Tangles 296 10.2.2 OGA Inhibitors 299 10.2.2.1 PUGNAc 301 10.2.2.2 GlcNAcstatins 305 10.2.2.3 Thiazoline Inhibitors 311 10.3 GalNAc in Neurodegeneration 322 10.4 Chitosan and Derivatives in AD Brain 324 10.5 Cholinesterase Inhibitors 325 10.6 Fyn Kinase Inhibitors 330 10.7 Amyloid Protein–Protein Interaction Inhibitors 334 10.8 Inhibitors of Aβo and/or Oxidative Stress-Induced Neurotoxicity 338 10.9 Carbohydrate–Protein Interactions as Potential Therapeutic Targets Against AD 341 10.9.1 Lipid-Raft Gangliosides as Membrane Accumulation Sites for Toxic Aβ Aggregates 341 10.9.2 The Role of Microglial Cells in Aβ Brain Clearance 342 10.10 Conclusion 343 List of Abbreviations 344 Acknowledgments 347 References 347 11 Carbohydrate-Based Antithrombotics 353 Antonella Bisio, Marco Guerrini, and Annamaria Naggi 11.1 Introduction 353 11.2 Antithrombotic Drugs 354 11.3 Heparin 354 11.4 Mechanism of Interaction with Coagulation Factors 357 11.4.1 Antithrombin-Mediated Activity 357 11.4.2 Heparin Cofactor II Mediated Activity 360 11.4.3 Additional Factors 360 11.4.4 Adverse Effects of Heparin 360 11.4.4.1 Heparin-Induced Thrombocytopenia 361 11.4.4.2 Osteoporosis 361 11.5 Low Molecular Weight Heparins 361 11.5.1 Ultralow Molecular Weight Heparins 363 11.6 Drugs Based on Natural GAG Mixtures 363 11.6.1 The Role of Dermatan Sulfate 364 11.6.2 Sulodexide 364 11.6.3 Danaparoid 365 11.6.4 Mesoglycan 365 11.7 Defibrotide 366 11.8 Pentosan Polysulfate 367 11.9 Fondaparinux and Related Synthetic Oligosaccharides 367 11.10 Chemoenzymatic Synthesis of Oligosaccharides 369 11.11 Conclusions and Perspectives 369 Acknowledgment 369 References 370 Index 381

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Book SynopsisCell-Penetrating Peptides The definitive reference on the rational design of cell-penetrating peptides enables readers to develop tailor-made peptides for their specific needs. In recent years, cell-penetrating peptides (CPPs) have become valuable tools for the cellular delivery of proteins, nucleic acids, and drugs. These small peptide sequences can be artificially designed and synthesized with custom-made characteristics to mediate the efficient and non-toxic transport of biomolecules, drugs, or nanoparticles into the cell. Cell-Penetrating Peptides: Design, Development, and Applications provides an up-to-date account of the development and use of CPPs for delivering membrane-impermeable bioactive molecules into cells. Bringing together contributions from leading researchers from around the world, this comprehensive volume describes the characteristics and mechanisms of CPPs as well as their application in both medicine, biotechnology and agriculture. Covers rational design and development of cell-penetrating peptides for use in cellular delivery of small molecule drugs, proteins, nucleic acids, and nanoparticles Presents the chemical and biological characteristics of CPP action in vitro and in vivo Describes the structure and design principles of both synthetic and naturally occurring CPPs Discusses key medical applications of CPPs such as oral delivery, intranasal delivery, and clinical trials Cell-Penetrating Peptides: Design, Development, and Applications is an essential resource for biochemists, medicinal chemists, molecular biologists, biotechnologists, and researchers studying CPPs in both academia and industry.Table of ContentsIntroduction PART 1: DESGIN OF CPPS Classification Tat Penetration Guanidino transporter Arg-rich peptides Transportan Hydrophobic peptides Foldamers PART 2: MECHANISM OF CPPS Peptide structure Cellular uptake Endosomal escape Pharmacokinetics PART 3: DELIVERY TOOLS Drug delivery Peptide & protein delivery Nucleic acid delivery Polymeric micelles Lipid-based nanoparticles PART 4: APPLICATIONS Oral delivery Intranasal delivery Clinical trials CPPs in Plants

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