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  • Author: K. H. Ebert x
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The action of levan sucrase of aerobacter levanicum on sucrose was investigated at different substrate concentrations. Furthermore the influence of certain acceptors (glucose and glycerol) on this reactions was studied with respect to variations of the rates of the three reactions (levan formation, inversion and oligosaccharide formation).

The kinetic data give evidence that all subreactions proceed over the same enzyme substrate complex. It is assumed that the polymerisation reaction, building up the levan chains, follows an insertion mechanism.

A reaction mechanism is proposed for the simple reaction. Equations for the rates of the three reactions are developed. In order to be able to perform these calculations it was assumed that the reaction of the complexes are rate determining in the overall reaction, and the Michaelis and acceptor equilibria are undisturbed during the reaction. The constants in the equations of these reaction rates (Michaelis constant, acceptor constant and the maximum rates of the three reactions) have been determined from experimental data. It is shown that the equations are in good agreement with the experimental data.

If acceptors are added to the reaction, the reaction mechanism has to be extended. The equations for the reaction rates and the additional acceptor constants were determined in the same manner as above. Again, good agreement with the experimental data was obtained. Adding glycerol to the reaction a new product was detected and identified as dioxypropylfructoside. The rate equation of its formation was evaluated from the reaction mechanism.

The temperature dependance of the reaction of levansucrase with sucrose was studied, and the variation of the equilibrium constants of the Michaelis and acceptor reaction, and the maximum velocities for all three parallel reactions (levan formation, inversion and oligosaccharide formation) have been determined. The activation energies of these three reactions were evaluated. The following values were found: oligosaccharide formation 22, inversion 8, levan formation below 24°C 7 and above this temperature 0.7 kcal/Mol. The abnormal behaviour of the levan formation could be interpreted by assuming that different subreactions proceed simultanously, and the one which ends last determines the temperature dependance. More detailed ideas of the nature of these subreactions are presented. This new reaction mechanism must be distinguished from the consecutive reaction mechanism in which different subreactions follow each other. Together with the reaction mechanism as evaluated in an earlier paper, a hypothetical model of the course of the total reaction at the active site of the enzyme has been proposed.

In einer Reihe von Eisenmeteoriten wurde der Helium- und Neongehalt bestimmt. Sowohl Helium als auch Neon entstehen als Reaktionsprodukte bei der Wechselwirkung von Teilchen der Höhenstrahlung mit den Atomkernen der Meteorite. Diese Reaktionen werden eingehend studiert, insbesondere auch der Anteil der Sekundärteilchen an der Heliumproduktion. Der Massenverlust der Meteorite beim Durchgang durch die Atmosphäre konnte berechnet werden; er beträgt etwa 78% der ursprünglichen Meteoritmasse. Unter der Annahme einer zeitlichen und räumlichen Konstanz der Höhenstrahlung (J0=0,25 Teilchen cm—2 sec—1 sterad—1) ergab sich bei einem der Meteorite (Mt. Ayliff) aus dem Neongehalt für die Dauer der Einwirkung der Höhenstrahlung ein Zeitraum von 920 Millionen Jahren.

According to the proposed mechanism, the enzymic formation of dextran from sucrose consists of two reaction steps: the propagation reaction forming polymer molecules by an insertion type growth, and the acceptor reaction leading to the termination of the polymer chains. This mechanism is of a more general applicability; it explains hydrolysis, transfer and poly reactions.

A complete kinetic analysis is given for the dextran formation and values for the reaction constants Vm, Km and Ka (the Michaelis constant of the acceptor reaction) have been evaluated. Very good agreement between the rate data calculated from the mechanism and the experimental data has been obtained.

From experiments with a series of radioactively labelled acceptors it was established that the acceptor reaction, in fact, proceeds as proposed by the mechanism. Further, it was found that strong acceptors, leading to the formation of low molecular weight dextrans, do not inhibit the reaction rate, and that weak acceptors, which inhibit the reaction rate, have only a small effect on the molecular weights. This correlation has also been demonstrated in terms of the proposed reaction mechanism.

Dextransaccharase-Präparationen aus Leuconostoc mesenteroides NRRL B 512 F wurden durch Methanol- und Ammonsulfatfällungen sowie durch Adsorption an Calciumphosphatgel und durch Zentrifugieren in der Ultrazentrifuge konzentriert und gereinigt. Mit Hilfe dieser hochgereinigten Enzymkonzentrate wurde die Dextransaccharase in bezug auf Mol.-Gew. und molekulare Wirksamkeit charakterisiert. Für das Mol.-Gew. ergab sich aus Sedimentationsgeschwindigkeits-Messungen in der Ultrazentrifuge der Wert von 284 000; mit dem Proteingehalt pro Enzymgehalt errechnete sich die molekulare Wirksamkeit zu 32 000.

Die enzymatische Dextransynthese, wie sie von Dextransaccharase aus Leuconostoc mesenteroides B 512 F katalysiert wird, führt bekanntlich schon im Anfang der Reaktion zu Produkten mit sehr hohen Molekulargewichten. Für diese Reaktion wird ein einfacher Reaktionsmechanismus formuliert, in dem das Enzym während des gesamten Aufbaus der Kette mit dieser in Verbindung bleibt; dabei ist die Wachstumsgeschwindigkeit von der Länge der Kette abhängig. Dieser Mechanismus wird an einem Reaktionsbild näher erläutert. Für die Bildung der kürzeren Dextranmoleküle, die bei Zusatz von Akzeptoren entstehen, wird der gleiche Wachstumsmechanismus angenommen, die kürzeren Ketten kommen durch eine Reaktion des Akzeptormoleküls mit dem Wachstumskomplex, bei der die Kette vom Enzym getrennt wird, zustande. Dabei wird das Akzeptormolekül an das Kettenende ankondensiert. Dextranmoleküle können ebenfalls als Akzeptor wirken; dabei bildet sich eine Langkettenverzweigung.

Die Reaktionsgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von der Saccharosekonzentration aus dem vorgeschlagenen Mechanismus berechnet und eine quantitative Übereinstimmung mit den experimentellen Werten erhalten.

Wie an einer Reihe von Wilzbach - markierten Zuckern und Zuckerderivaten durch Abbau festgestellt wurde, sind Glucose (Mannose?) und Ribose nahezu positionsmarkiert. Aber auch Fructose, Galaktose und Mannit weisen eine T-Markierung auf, die sehr stark von der Gleichverteilung abweicht. Weiterhin zeigte sich eine starke Abhängigkeit der T-Verteilung von dem Derivat, das zur Markierung eines Zuckers verwendet wurde. Die T-Verteilung hängt auch von dem Zustand, in dem der Zucker markiert wird (kristallin oder an Kohle adsorbiert), ab.

Es wird eine neue Methode zur Bestimmung kleinster Uranmengen in Steinmeteoriten beschrieben, bei welcher das durch die Spaltung des Urans 235 entstandene Xenon 133 gemessen wird. Die Aufarbeitung der bestrahlten Proben und die zur Abtrennung des aktiven Xenons dienende Hochvakuumapparatur werden eingehend erläutert. Es wurden drei Chondrite mit dieser Methode auf ihren Urangehalt untersucht. Zur Standardisierung der Messung dienten Xenon-Bestimmungen von reinem Uranoxyd, das jeweils gleichzeitig mit den Meteoriten bestrahlt wurde. Mögliche Fehlerquellen, wie Verluste an aktivem Xenon oder Schatteneffekte bei der Bestrahlung, wurden berücksichtigt.