Die Weiterentwicklung experimenteller Methoden, wie z. B. der zeitaufgelösten Spektroskopie, erlaubt die Verfolgung enzymatischer Reaktionen und ihrer Teilprozesse in biologisch relevanten Zeitskalen. Für die Echtzeitanalyse und die dafür notwendige zeitliche Kontrolle biomolekularer Vorgänge ist die Verwendung externer Auslöseimpulse ein geeignetes Verfahren. Dabei bietet die Verwendung von Licht als Signalgeber eine hohe zeitliche und örtliche Auflösung. Das zentrale Ziel der hier vorgestellten Arbeit war die erfolgreiche optische Kontrolle der Aktivität hydrolytischer Enzyme durch die Anwendung eines laserinduzierten pH-Sprunges. Nach der Charakterisierung der Einzelkomponenten des Aktivierungssystems konnte im ersten Teil der Arbeit eine 100 %ige Aktivierung des Enzyms durch die Methode der laserinduzierten pH Sprung-aktivierung im Zeitregime von Millisekunden belegt werden. Im Mittelpunkt des zweiten Teils stand die Optimierung der pH-Sprungaktivierung. Hier konnte erfolgreich die Photoschaltung der Enzymreaktion durch Anregung im Nanosekunden-Bereich gezeigt werden. Die vorgestellte Arbeit zeigt das Potenzial der laserinduzierten Enzymaktivierung für eine mögliche Anwendung in der Echtzeitanalyse proteinogener Systeme. Mit der Realisierung wird die Anwendungsbreite der photoinitiierten Protonenfreisetzung entschieden erweitert. Gleichzeitig liefert die Methode eine allgemeine und flexible Methode der Enzymaktivierung im Vergleich zu bestehenden Aktivierungsmethoden.
The advancement of experimental methods, like time resolved spectroscopy, allows monitoring of enzymatic reactions and its sub-processes in biological relevant timescales. For real-time analysis, as well as the related temporal control of biomolecular processes, the use of trigger signals is suitable. The application of light as trigger therefore offers a high temporal and spatial resolution. The central objective of the presented work was the successful remote control of hydrolytic enzyme activity via laser-induced pH-jump. After characterizing the single components of the system, in the first part of this work the total activation of the enzyme due to laser-induced pH-jump activation was proved. The main focus of the second part of this work was the optimization of the time resolution. Here, successful photoswitch of enzymatic activity via excitation in the nanosecond-range could be demonstrated. The presented laser-induced enzyme activation provides the potential of application in real-time analysis of proteinogenic systems. By this general activation method the range of application of photo released protons is clearly expanded. At the same time this technique offers a general and flexible method of enzyme activation compared to existing methods.