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Lexikon der Biologie: zellfreie Systeme

zellfreie Systeme, in-vitro-Systeme, Systeme zur Untersuchung von biochemischen Reaktionen der Zelle, die – im Gegensatz zu ganzen Zellen oder Organismen (in-vivo-Systeme) – nur aus isolierten Zellkomponenten bestehen. Das von E. Buchner 1892 erstmals beschriebene zellfreie System aus Hefezellen (erhalten durch Zerreiben von Hefezellen und anschließende Filtration, Zymase) besaß die Fähigkeit, Glucose zu Alkohol zu vergären, womit der Beweis erbracht war, daß die Stoffwechselleistungen der Zellen nicht an eine nur in lebenden Zellen vorhandene besondere Kraft (Lebenskraft, Vitalismus–Mechanismus) gekoppelt sind. Vielfach können Stoffwechselreaktionen (Stoffwechsel) schon in zellfreien Homogenaten (sog. Zellextrakt oder Rohextrakt) ablaufen. Häufig werden für detailliertere Untersuchungen Zellhomogenate durch die Methoden der Zellfraktionierung in die einzelnen Komponenten (z.B. Enzyme, Coenzyme, Nucleinsäuren, Membranfraktionen [Membran]) zerlegt, die dann unter streng kontrollierten Bedingungen wieder zum zellfreien System vereinigt werden können, wodurch der Einfluß jeder einzelnen Komponente auf das Gesamtsystem untersucht werden kann. Zellfreie Systeme sind daher von großer Bedeutung für die Untersuchung einzelner Stoffwechselreaktionen und ihrer Komponenten sowie für komplex ablaufende Reaktionsketten, wie u.a. die alkoholische Gärung (Buchner [E.]), Fettsäuresynthese (Fettsäuren), DNA-Replikation, RNA-Synthese (Transkription) und Proteinsynthese (Translation). in-vitro-Transkription, in-vitro-Translationssysteme.

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