1. Institut für Wasserchemie
und
Lehrstuhl für Analytische Chemie
•www.ws.chemie.tu-muenchen.de

3. Mykotoxine –
die Gifte der Schimmelpilze

4. Spurenanalytische Techniken:
Bioanalytik I
Dietmar Knopp
Lehrstuhl für Analytische Chemie,
Institut für Wasserchemie und
Chemische Balneologie
Technische Universität München
Marchioninistr. 17
D-81377 München
Dietmar.Knopp@ch.tum.de
http://www.ws.chemie.tu-muenchen.de/groups/bioanalytic.html

5. Was ist "Bioanalytik"?
Nicht eindeutig definiert!
• Definition 1: Analytik in
biologischen Matrices
(Bsp. Pharmakokinetik)

6. Was ist "Bioanalytik"?
Nicht eindeutig definiert!
• Definition 1: Analytik in biologischen
Matrices
(Bsp. Pharmakokinetik)
• Definition 2: Bioindikation und Biotests
(Suborganismische und organismische
Tests)

7. DEFINITION 2
a) Bioindikation
Biologisches Verfahren zur
qualitativen und quantitativen
Ermittlung von anthropogenen und
natürlichen Umwelteinflüssen mit
geeigneten Indikatororganismen
(integrierende Anzeige).

8. a) Bioindikation
Flechten (Indikator für Luftverschmutzung)
Bartflechten, Alpen
immissiongeschädigt
Mosaik aus Gesteinsflechten,
Alpen

10. b) Biotests (suborganismische und
organismische Tests)
Zielorganismen aus verschiedenen Biotopbereichen:
• Fische
• Kleinkrebse (Daphnien)
• Mikroorganismen
(Ps. putida, Vibrio fischeri) Daphnien
Goldorfe
Vornehmlich für die Gewässer- und Einleiterkontrolle (Konzentrationsreihen
suspekter Abwasser- und Wasserproben; Integration der Wirkung des
„Chemikaliencocktails“); ja/nein-Antwort (akut toxische Wirkung)

11. Was ist "Bioanalytik"?
Nicht eindeutig definiert!
• Definition 1: Analytik in biologischen
Matrices
(Bsp. Pharmakokinetik)
• Definition 2: Biotests
(Suborganismische und organismische
Tests)
• Definition 3: Analytik von Biomolekülen
(Analytische Methoden in den
Biowissenschaften)

12. DEFINITION 3 Analytik von Biomolekülen
(Analytische Methoden in den Biowissenschaften)

13. Was ist "Bioanalytik"?
Nicht eindeutig definiert!
• Definition 1: Analytik in biologischen Matrices
(Bsp. Pharmakokinetik)
• Definition 2: Biotests
(Suborganismische und organismische Tests)
• Definition 3: Analytik von Biomolekülen
(Analytische Methoden in den
Biowissenschaften)
• Definition 4: Analytik mit Hilfe von
Biomolekülen
(Biochemische und molekularbiologische
Analysenverfahren)

14. DEFINITION 4
Analytik mit Hilfe von Biomolekülen
(Biochemische und molekularbiologische
Analysenverfahren)
Reaktionen auf molekularer Ebene (molekulare Erkennung
und daraus resultierende hohe Spezifität)
Proteine: - Enzym-Substrat-Wechselwirkung
(Enzymologie)
- Antigen-Antikörper Wechselwirkung
(Immunologie)
Nukleinsäuren: Gensonden-Techniken
Übergeordnet: Biosensoren

15. Themen
1. Analytik von Biomolekülen
1.1. Kohlenhydrate
1.2. Nukleinsäuren
1.3. Aminosäuren, Peptide, Proteine
2. Analytik mit Biomolekülen
2.1. Immunologische Methoden (Immuntests)
(- Immunsystem, Antikörper, Herstellung von
anti-Hapten Antikörpern,
- Immunoassays, Matrix-Interferenzen,
Validierung, Schnelltests
- Immunaffinitätschromatographie, Sorbentien,
Immobilisierung, Elution)
2.2. Microarrays/Blots

16. Literatur

18. 1. Analytik von
Biomolekülen
1.1. Kohlenhydrate

19. Kohlenhydrate
• C, H, O
• Aldehyde oder Ketone
• Mono-, Di, Oligo- und Polysaccharide
• Energiespeicherung, strukturelle Komponenten,
Signal- und Informationsträger
• Bestandteile der Erbsubstanz

21. Nachweismethoden
(Hydrolyse der Kohlenhydrate)
• Colorimetrie
• Chromatographie (DC, HPLC, GC)
• Isoelektrische Fokussierung (IEF)
• NMR

22. 1. Analytik von
Biomolekülen
1.2. Nukleinsäuren

23. Nukleobasen
A C U
G T

24. Nukleoside / Nukleotide / DNA,
RNA

25. Gesamt DNA
Vorbehandlung:
DNA aus Probe isolieren (präzipitieren);
anschließend Depurinierung (Spaltung der N-glykosidischen
Bindung von Purinbasen und Desoxyribose);
anschließend Umsetzung mit Reaktionsprodukt
Colorimetrisch
• Diaminobenzoesäure-Methode (420 nm)
• Diphenylamin (595 nm)

26. Gesamt DNA
Fluoreszenz

27. 1. Analytik von Biomolekülen
1.3. Aminosäuren / Peptide /
Proteine

28. Proteinogene (kanonische) Aminosäuren

35. Radiomarkierung
von Proteinen

36. Protein-Tests I

37. Protein-Tests II

38. Aminosäure-Analyse: Spaltung v. Proteinen
• Saure Hydrolyse (6 N HCl, 24 h, 110 °C), häufigste Methode
Verluste bei Serin, Threonin, Methionin,
Cystein, Tryptophan, Asparagin, Glutamin
• Alkalische Hydrolyse (4 M BaOH, NaOH oder LiOH), selten
Bessere Tryptophanausbeute
• Enzymatische Hydrolyse (mehrere Enzyme notwendig), selten
Asparagin, Glutamin, sulfatierte oder phosphorylierte Aminosäuren

39. Aminosäure-Analyse: Derivatisierung

40. Aminosäure-Analyse: Ninhydrin-Reaktion

41. Ionenaustausch-Chromatographie +
Nachsäulenderivatisierung (Ninhydrin)

42. RP-Chromatographie +
Vorsäulenderivatisierung (OPA)

43. Andere Vorsäulenderivatisierungen (PITC und FMOC)

44. Chirale Aminosäureanalyse

45. Peptidanalytik I
Standardmethode:
HPLC (RP-18/C18-Phase), Acetonitril/Wasser/Trifluoressigsäure (0.1%),
Gradientenelution, UV-Detektion (ca. 220 nm) bzw. Photodiodenarray (PDA)

46. Peptidanalytik II
Weitere Methoden:
• LC-MS
• LC-MS/MS
• Immunoassays