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"Kwa Raha Zangu" - Zu meinem Vergnügen. Modern Taarab: Aufführungspraxis und Bezüge zum Alltag (2007)

Stefanie Kolbusa

In ihrer Dissertation beschäftigt sich Stefanie Kolbusa mit einem Musikgenre, genannt taarab. Taarab, zumeist auf Swahili gesungene Lieder, ist an der ostafrikanischen Küste weit verbreitet und hat eine lange (mindestens hundertjährige) Tradition. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem modern taarab, einem rezenten Subgenre des taarab. Anliegen dieser Arbeit ist es, die bisher vorherrschende textliche Analyse von taarab-Liedern durch eine kontextuelle, auch Aufführungspraxis und kommunikative Funktion berücksichtigend, zu erweitern, um der breiten Bedeutungsvaribilität der Lieder gerecht zu werden. Vor allem soll damit die Bedeutung, die die Lieder für die Rezipienten haben, erfasst werden. Zudem sind die Texte der taarab-Lieder nie fix und können immer wieder nicht nur interpretiert, sondern auch mit anderer Bedeutung belegt werden. Da die Lieder Kommunikationsmedium sind, können sie nicht losgelöst vom Alltag der Akteure verstanden werden. Aus diesem Grund wird die Aufführungspraxis und der Bezug zum Alltag der Akteure betrachtet. Den theoretischen Hintergrund der Arbeit stellen daher Theorien über Performanz und populäre Kultur dar, die im Kontext dieser Arbeit auch theoretisch erweitert und fortgeführt werden. Diese werden angesichts der Resultate dieser Forschung erweitert.

(alpha)-Glucan-Phosphorylasen aus Weizen (Triticum aestivum L.) Isolierung, Charakterisierung und Analyse der Expression (2002)

Nicole Schupp

Pflanzliche a-Glucan-Phosphorylasen (EC 2.4.1.1) können Stärke sowohl synthetisieren als auch abbauen. In Blättern und Körnern des Weizen var. Star können drei Phosphorylaseformen (P1, P2 und P3) mittels nicht-denaturierender Elektrophorese im Glycogen-haltigen Polyacrylamidgel unterschieden werden. Zwei der Formen (P1 und P2) sind cytosolische Enzyme, jedoch hat nur P1 die den cytosolischen Phosphorylasen eigene hohe Bindungsaffinität zu verzweigten Polyglucanen. Die dritte Form (P3) ist plastidisch und zeigt die für diesen Typ typische höhere katalytische Affinität zu Maltooligosacchariden verglichen mit verzweigten Polyglucanen. In der vorliegenden Arbeit wurde die cytosolische Phosphorylase aus Weizen-blättern mittels einer Affinitätschromatographie an dem an Sepharose gekoppelten Aktivitätsinhibitor Cycloheptaamylose bis zur Homogenität gereinigt. Die Phosphory-lase besteht aus einem Polypeptid, das nach denaturierender Polyacryl-amidgelelektrophorese ein Molekulargewicht von ca. 92 kD aufweist. Sie hat eine spezifische phosphorolytische Aktivität von 57 U/mg Protein, was einer ca. 7000-fa-chen Anreicherung bei einer Ausbeute von 32 % entspricht. Da das Protein die bei-den Phosphorylaseformen P1 und P2 bildet, liegt es vermutlich in zwei verschiede-nen Formen vor, von denen eine eine Maskierung des Polyglucan-Bindungsbereichs aufweist. Die höchste Aktivität hat die cytosolische Weizen-Phosphorylase, wie andere cytosolische Phosphorylasen, sowohl in der abbauenden als auch in der synthetisierenden Reaktion mit großen, verzweigten Polyglucanen im Vergleich zu linearen Maltooligosacchariden als Substrat. Ihre katalytische Affinität zu Amylopektin ist in der abbauenden Reaktion ca. 30mal höher als zu Maltoheptaose, in der Synthesereaktion sogar ca. 150mal höher. Die Umsatzgeschwindigkeiten mit verschiedenen Glucanen als Substrat sind in der Synthesereaktion vier- bis sieben-mal höher als in der abbauenden Reaktion. Maltopentaose ist das kleinste Substrat, das abgebaut werden kann, während Maltotetraose als Primer für die Glu-cansynthese dienen kann. Das pH-Optimum der abbauenden Reaktion liegt mit pH 7,0 etwas höher als das der Synthesereaktion (pH 6,0). Reduzierende Agenzien haben keinen Einfluss auf die Aktivitäten der cytosolischen Phosphorylase. Gegen das Protein der cytosolischen Phosphorylase wurden polyklonale Antikör-per hergestellt. Sie reagierten mit der gereinigten cytosolischen Phosphorylase und entsprechend großen Polypeptiden in Weizenextrakten, nicht aber mit Proteinen von Extrakten, die nur plastidische Phosphorylase enthielten. In hoher Konzentration re-agierte das Serum im Westernblot-Verfahren auch mit anderen Proteinen von Wei-zenextrakten, schien aber in geeigneter Verdünnung spezifisch für die cytosolische Phosphorylase zu sein. Aus einer cDNA-Bank aus jungen Weizenblättern wurde die cDNA einer cytosoli-schen Phosphorylase kloniert. Das erste Methionin (Met 20) der abgeleiteten Amino-säuresequenz des von Anfang an offenen Leserasters der cDNA stellt mit höchstwahrscheinlich den Translationsstart dar. Auch nach Verlängerung des 5´-Endes um 87 Basen in 5´-Richtung konnte kein Stoppcodon, aber auch kein weiteres Methionincodon entdeckt werden. Eine cDNA einer plastidischen Phosphorylase konnte nicht aus der Blatt-cDNA-Bank isoliert werden, aber aus einer cDNA-Bank aus Endosperm einer anderen Weizensorte. Die Sequenzen der beiden cDNAs dienten zur Herstellung spezifischer Primer, mit denen Fragmente von Phosphorylase-cDNAs aus Blättern und Körnern des Weizen var. Star amplifiziert werden konnten. Durch RACE konnten mit anhand dieser Fragmente hergestellten Primern cDNAs einer cytosolischen Phosphorylase aus Körnern und je zweier plastidischer Phosphorylasen aus Blättern und Körnern amplifiziert werden, die nur an den 5´-Enden noch vervollständigt werden müssen. In Blättern ist die Aktivität der cytosolischen Phosphorylase weitgehend auf junge, stark wachsende Primärblätter beschränkt. In Körnern wird sie während der späten Kornentwicklung höchstwahrscheinlich im Embryo gebildet und bleibt dort aktiv während der Keimung. Somit könnte die cytosolische Phosphorylase wichtig für die Aufrechterhaltung eines cytosolischen Glucose-1-Phosphatpools in Geweben sein, die massiv antransportierte Reservestärke-Abbauprodukte für das Wachstum des Keimlings verarbeiten müssen. Die Aktivität der plastidischen Phosphorylase bleibt langfristig in ausgewachsenen Blättern erhalten. Sie ist vermutlich am Metabolismus der transitorischen Stärke dieser Blätter beteiligt, zeigt aber keine diurnale Aktivitätsschwankung. Eine transient hohe Aktivität zeigte die plastidische Phosphorylase ebenfalls beim Einsetzen massiver Stärkesynthese im sich ent-wickelnden Korn. Da auch das Expressionsmuster ihres Transkripts dem der Stärke-synthetisierenden Enzyme ADP-Glucose-Pyrophosphorylase und Stärkesynthase ähnelt, spielt die plastidische Phosphorylase möglicherweise eine Rolle bei der Initi-ierung der Synthese von Reservestärke

3-Funktionalisierte Tetronsäuren und Synthese von HIV-I-Protease Inhibitoren (2008)

Ralf Stehle

R-Kavain ist ein wirtschaftlich und pharmakologisch bedeutender Naturstoff. Eine stereoselektive Synthese lag zu Beginn dieser Arbeit nicht vor. Analog zur Synthese von Tetronsäuren aus alpha-Hydroxyestern und Ketenylidentriphenylphosphoran 11 sollte aus beta-Hydroxyester Kavain synthetisiert werden. Versuche mit beta-Hydroxyester zeigten, dass 11 an die Hydroxygruppe addiert, allerdings findet keine Wittig-Reaktion statt. Das Acylylid geht nur mit Benzaldehyd eine Wittig-Reaktion ein, nicht jedoch mit Estern. Stattdessen führt eine alpha beta Eliminierung zur Ausbildung eines Michaelsystems. Selbst durch schonende Reaktionsbedingungen in der Mikrowelle lässt sich dies nicht verhindern. Die Lewis-Säure YbTF3 unterdrückt die Eliminierung teilweise, trotzdem findet kein Ringschluß statt. Eine weitere pharmakologisch interessante Substanzklasse stellen die aus Tetronaten zugänglichen Endoperoxid-lactone dar. Die Variabilität der Seitenkette in 3-Position ist, synthetisch bedingt sehr beschränkt. Direkte 3-Alkenylierungen von Tetronsäuren sind laut Literatur nur mit aromatischen Aldehyden möglich. In der vorliegenden Arbeit gelang die 3-Alkenylierung von Tetronsäuren mit aliphatischen Aldehyden und Ketonen. Dabei werden Letztere zunächst zu ihren Pyrrolidiniumsalzen umgesetzt. Die Kondensation mit Tetronsäuren erfolgt basisch katalysiert, was einen flexiblen Zugang zu hochfunktionalisierten Furandionen ermöglicht. Die Photooxidation zu Endoperoxiden gelingt allerdings nur mit 3-Methylbut-2-yliden-Derivaten, deren 2-Wasserstoff am acidesten ist. Ein weiteres Ziel war die Synthese von Endoperoxiden, die an weitere antiplasmodische Wirkstoffe gebunden werden können. Dazu wird L-Äpfelsäure zum Furandion umgesetzt, welches in 5-Position eine TMSE-geschützte Carboxymethylen-Funktion besitzt. Bei der Photooxidation wird die Schutzgruppe allerdings unter Bildung des sehr stabilen Bislacton-Endoperoxids 1R9S-122 abgespalten. Bei pharmakologischen Tests am Tropeninstitut in Basel zeigte keines der Endoperoxide, auch die schon erfolgreich an der Charite getesteten, Wirkung gegen Plasmodium falciparum. Eine weitere Gruppe pharmakologisch interessanter Stoffe stellen 3-Acyl-Tetron- und -Tetramsäuren dar. Keine Acylierungsreaktion verträgt allerdings 5-unsubstituierter Derivate. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob 3-Bromtetronsäuren durch Stille-Kupplung mit Acylstannanen umgesetzt werden können, um einen milden Zugang zu diesen Derivaten zu erhalten. Allerdings führten entsprechende Reaktionen nicht zum Erfolg. Ein ungeklärtes Phänomen stellte die Racemisierung von Stereozentren bei der Additions-intra-Wittig-Reaktion dar. Das Stereozentrum von S-Mandelsäureestern racemisiert bei der Synthese von 5-Phenyltetronsäure-Derivaten vollständig. Verursacht wird dies von Basenspuren in 11 oder durch 11 selbst bei höheren Temperaturen. Da die Additions-Reaktion von 11 bei Raumtemperatur stattfindet, kann das chirale Esterylid isoliert und gereinigt werden. Die Wittig-Reaktion unter Ausschluss von überschüssigem 11 führt in der Mikrowelle unter Erhalt des sehr empfindlichen Stereozentrums zum 5S-5-Phenyltetronat mit einem ee von >99%, was diese Reaktion nun auch für die Synthese chiraler Naturstoffe interessant macht. Im Hinblick auf die Synthese von HIV-I-Protease Inhibitoren sind stereochemische Aspekte der Claisenumlagerung cinnamyl-substituierter Tetronsäuren von Interesse. Dabei kann beobachtet werden, dass Substituenten in 5-Position das Enantiomerenverhältnis in 1-Position über drei Bindungen hinweg beeinflussen. Dies führt bei Tetronsäure 5S,1RS-146 zu einem 1R/S-Diastereomeren Verhältnis von 2:3. Zur Analyse der Enantiomere wurden mehrere HPLC-Methoden mit Cyclodextrin-Phasen entwickelt. Für die Synthese von HIV-I-Protease Inhibitoren war, ausgehend von alpha-Hydroxycarbonsäure-m-nitrocinnamylestern, eine Domino-Additions-intra-Wittig-Reaktion mit nachfolgender Claisen-Umlagerung geplant. Allerdings waren die Ausbeuten aller Reaktionsschritte durch die Nitrogruppe bedingt sehr niedrig. Einen Ausweg bietet die Mikrowellen gestützte Veretherung von Tetronsäuren mit m-Nitrocinnamylbromid. Die Tetronsäuren sind dabei aus alpha-Hydroxycarbonsäuren über ihre Benzylester leicht zugänglich. Die Effizienz der Claisenumlagerung lässt sich durch Einsatz eines Mikrowellenprotokolls und DMF als Lösungsmittel deutlich erhöhen. Die Cyclopropanierung der vinylischen Seitenkette ist der empfindlichste Schritt der Synthese. Sie wird durch die Nitrogruppe ebenfalls beeinträchtigt, gelingt aber durch eine modifizierte Methode nach Charette et al. Im letzten schritt wird die Nitrogruppe reduziert und sulfoniert, wobei letztere Reaktion ohne den sonst üblichen Überschuss an Base durchgeführtgeführt werden muss, da die Hydroxygruppe ansonsten zusätzlich sulfoniert wird. Erste biologische Tests der Derivate an HI-Viren zeigen moderate Aktivität, wobei vor allem Substituenten in 5-Position einen großen Einfluß zu haben scheinen.

3-Funktionalisierung von Tetron- und Tetramsäuren - Beiträge zur Totalsynthese von Bakkenolid-A und Macrocidin A (2010)

Bertram Barnickel

Ziel des ersten Projekts dieser Arbeit war die Totalsynthese von Bakkenolid A. Der Schlüsselschritt hierfür war die Entwicklung einer regioselektiven Methode zur 3-Funktionalisierung von Tetronaten mittels Pentadienyl-Verbindungen. Bis zur Realisierung der Reaktion waren detaillierte Untersuchungen bezüglich deren Reaktionsmechanismus und der damit einhergehenden Regioisomere nötig. Durch die Synthese diverser Pentadien-Buildingblocks konnte letztlich der optimale Reaktionspartner für eine regioselektive Tsuji-Trost-Reaktion gefunden werden. Eine vollständige Synthese von Bakkenolid A scheiterte jedoch aufgrund unüberwindbarer, sterischer Hinderung bei der anschließenden Diels-Alder Reaktion. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Totalsynthese von Macrocidin A angestrebt. Ein zentraler Teil der Retrosynthese-Strategie beruhte auf der erfolgreichen 3-Acylierung von Tetramsäuren gemäß Yoshii et al. Da die Ausbeuten dieser Methode aufgrund des bis heute ungeklärten Mechanismuses sehr schwer vorherzusagen sind, wurden deren Möglichkeiten detailliert untersucht. Hierbei zeigte sich eine starke Abhängigkeit von der Kettenlänge und v.a. dem Verzweigungsgrad in α-Position der verwendeten Carbonsäure. Die so erhaltenen 3-Acyl-Tetramsäuren wurden in ihre partiell bzw. global entschützten Derivate überführt und somit eine Substanzbibliothek aufgebaut. Diese wurde bezüglich ihrer cytotoxischen bzw. antibakteriellen Wirksamkeit untersucht. Hierbei konnten einige Verbindungen mit IC50-Werten im einstelligen µM-Bereich identifiziert werden. Die Erstellung einer eindeutigen Struktur-Wirkungs-Beziehung gelang allerdings nicht. Der entscheidende nächste Schritt in Richtung Totalsynthese von Macrocidin A war der Ringschluss zum 17-gliedrigen Makrocyclus. Ursprünglich nur als Entschützung der Phenol-Funktion geplant, gelang durch Palladium-Katalyse der direkte Ringschluss eines Nor-Macrocidin A Precursors. Hierbei handelt es sich um eine bis dato unbekannte, mit einer Williamson-Ether-Synthese vergleichbaren Methode zur Synthese von Makrocyclen.

Abschätzung der mikrobiellen Diversität in anoxisch sauren Sedimenten von Braunkohle-Restseen unter Berücksichtigung des Eisenschwefelkreislaufs (2004)

Marco Blöthe

Das Sediment im Restsee 77 wird durch den Verlauf des pH-Wertes dominiert. Dieser liegt im oberen Bereich bei 3 und steigt mit der Tiefe auf Werte von 5,5-6 an. Anhand des pH-Verlaufs wurde das Sediment in die Zonen I bis IV unterteilt. In Zonen I und III konnte eine spontane Fe(II)ges.-Freisetzung beobachtet werden, wobei diese in Zone I abhängig vom pH-Wert war. Diese konnte durch eine Anhebung des pH um den Faktor 2,2 gesteigert werden. Für die Zone III konnte bei Absenkung des pH-Wertes hingegen kein eindeutiger Effekt beobachtet werden. Mit Anstieg des pH im Sediment konnte zwar eine Abnahme der Zellzahl/ml beobachtet werden, die Diversität der Mikrobiota stieg jedoch an. Dies konnte mit unterschiedlichen molekularbiologischen Methoden bestätigt werden. Die allgemeine sowie die DGGE-Klonbibliothek wiesen in Zonen III eine höhere Diversität als in Zone I auf. Dominierend war die ubiquitär vorkommende Gruppe der Acidobacteria. Allerdings ist bis heute mit A. capsulatum nur eine Art kultiviert worden, von der eine dissimilatorische Fe(III) Reduktion nicht bekannt ist. Die allgemeinen Klondatenbank enthielt keinen Hinweis auf eine spezifische Fe(III)-reduzierende Mikrobiota. Von den bis heute bekannten dissimilatorischen Fe(III)-Reduzierern wurden nur Vertreter aus der Gruppe der Geobacteriaceae gefunden. Mit dem Primer-Set GM3/Geo825R für Geobacter konnte ein positives Signal in Zone III bei einer Verdünnugsstufe von 10-1 erhalten werden. In Zone I und Zone II lag die höchste positive Verdünnungsstufe bei 100. Mit dem Primer-Set Gb564/Gb1290 ergab sich ein leicht abgewandeltes Bild. Mit diesen Primern lag die höchste positive Verdünnungsstufe in Zone II und Zone III bei 10-2. Hingegen konnte in Zone I nur mit der unverdünnten DNA ein positives Signal erhalten werden. Mit den für Geothrix spezifischen Primern konnte nur in Zone II bis zu einer Verdünnungsstufe von 10-1 ein positives Signal erhalten werden. Allerdings bestand das erhaltene Produkt aus einer Doppelbande, was auf eine unspezifischen Reaktion während der PCR hindeutet. Kein positives Signal konnte für Shewanella erhalten werden. Für die azidophilen Fe(III)-Reduzierer konnte eine Anpassung beobachtet werden. Für die Acidiphilium-Spezies konnten acht Phylotypen differenziert werden, von denen vier in Zone I und III vorkamen. Die restlichen vier wurden hingegen nur in Zone III nachgewiesen. Ein Sequenzvergleich der Phylotypen aus Zone I und Zone III mit der EMBL-Datenbank ergab ausschließliche Ähnlichkeiten von 99% zu Acidiphilium-Spezies. Die Sequenzen der vier Phylotypen aus Zone III waren zu 95% sequenzähnlich zu kultivierten Acidiphilium oder Acidosphaera Spezies. Die phylogenetische Analyse ergab zwei Gruppen. Gruppe 1 enthält die Phylotypen, die nur in Zone III gefunden wurden. Die Phylotypen von Zone I und Zone III clusterten in Gruppe 2. Für die 'Bioleaching-Assoziierten'-16S rDNA wurden 20 Klone aus Zone I und 28 Klone aus Zone III auf redundante Klone über RFLP gescreent, wobei nur 1 Phylotyp mit 99%ige Sequenzähnlichkeit mit A. ferrooxidans unterschieden werden konnte. A. ferrooxidans reduziert unter sauren pH-Bedingungen (pH 3) mit 20 mM S° als Elektronenquelle alle getesteten Eisenfestphasen, wobei die Fe(II)ges.-Freisetzung mit abnehmender Kristallinität der Fe(III)-Minerale zunimmt. Unter erhöhten pH-Bedingungen (pH 5) erfolgte keine nennenswerte Fe(III)-Reduktion. Die Ergebnisse mit den Reinkulturen deuten darauf hin, dass autotrophe azidophile Fe(III)-Reduzierer unter erhöhten pH-Werten keinen Beitrag zur Fe(III)-Reduktion in Zone III leisten. Eine Fe(III)-Reduktion konnte ebenfalls für den heterotrophen Modellorganismus A. capsulatum gezeigt werden. In Reinkulturexperimenten mit A. capsulatum wurde die Fähigkeit zur Fe(III)-Reduktion getestet. Dabei konnte gezeigt werden, das sowohl Fe(III)-Minerale als auch lösliche Fe(III)-Formen in einem pH-Bereich von 2,2-5 reduziert werden. Hierbei werden zwischen 5 und 40% der aus der Glukoseoxidation gewonnenen Elektronen auf Fe(III) übertragen. Die von PEINE (1998) formulierte Hypothese eins gekoppelten Eisen-Schwefelkreislaufs konnte an zwei Anreicherungskulturen sowie einem Isolat demonstriert werden. Hierbei wurden unterschiedliche Prozesse identifiziert. Anreicherungskulturen MB1 und MB2 oxidierten elementaren Schwefel bzw. Thiosulfat, wobei die Elektronen auf die Fe(III)-Minerale übertragen werden. Isolat MB3 betrieb eine Disproportionierung, bei der das gebildete Sulfid mit den Fe(III)-Mineralen chemisch zu Fe(II) und elementarem Schwefel reagiert. Beide Prozesse gehen vom elementarem Schwefel aus, der im Sediment durch eine Reaktion des Sulfids aus der Sulfatreduktion mit den Fe(III)-Mineralen entsteht. Die Bildung von elementarem Schwefel als Reaktionsprodukt aus der chemischen Reaktion von Na2S mit Fe(III) unter sauren Bedingungen konnte sowohl in Batch-Versuchen als auch in Mikrokosmenexperimenten gezeigt werden.

Adaptation or physiological constraint: Temperature-mediated plasticity in Reproduction. (2008)

Marc Johan Steigenga

Da Lebewesen in der Natur oft mit Temperatur variation konfrontiert werden, sind sie gezwungen, sich entweder plastisch oder genetisch an diese wechselnden Umweltbedingungen anzupassen. Weil die Eigröße von Arthropoden, und damit auch die Größe ihrer Nachkommen, aus evolutionärer sowie ökologischer Sicht eine wichtige Eigenschaft darstellt, zeigt die Fortpflanzung von Arthropoden häufig eine durch die Temperatur vermittelte phänotypische Plastizität. Die vorliegende Studie, in welcher der tropische Schmetterling Bicyclus anynana als Modellorganismus verwendet wird, konzentriert sich auf die Mechanismen, welche der temperaturvermittelten reproduktiven Plastizität zu Grunde liegen. Ein Halbgeschwister-Verpaarungsexperiment (Kapitel 5.2) zeigte, dass die Eigröße von B. anynana in Abhängigkeit von der Temperatur schwankt. Weiterhin ergab sich, dass die Plastizität von Eigröße eine erbliche Komponente aufweist. Die additiven genetischen Effekte auf die Eigröße waren jedoch schwach ausgeprägt und unterschieden sich ziemlich stark von anderen Studien, welche sich der Eigrößenerblichkeit von Bicyclus anynana widmeten. Im Gegensatz zur additiven genetischen Varianz waren die mütterlichen Effekte in dieser Untersuchung durchgehend hochsignifikant, was eine relativ hohe Erblichkeit der mütterlichen Anteile zur Folge hatte. Die naheliegendste Erklärung ist, dass die maternalen Effekte vom weiblichen Genotyp stammen. Diese Resultate implizieren, dass die durch die Temperatur vermittelte Eigrößenplastizität bei dieser Art adaptiv sein könnte, da die notwendigen Bedingungen für das Auftreten evolutiver Veränderungen von phänotypischer Plastizität erfüllt sind. Nicht-genetische parentale Effekte können den Phänotyp ebenfalls stark beeinflussen und sind möglicherweise adaptiv. Maternale Effekte könnten in der Lebensgeschichte von B. anynana eine erhebliche Rolle spielen. Mit Hilfe eines Temperaturtransfer-Experimentes (Kapitel 5.2) wurden beträchtliche generationenübergreifende, parentale Effekte festgestellt, welche in der Frühentwicklung am stärksten ausgeprägt waren und sich mit der Zeit verringerten. Höhere Temperaturen während der Entwicklung verminderten Entwicklungszeiten und Eigröße und ließen die Eizahl ansteigen, wirkten sich jedoch nicht auf das Puppengewicht aus. Die Temperaturbedingungen in der vorhergehenden Generation beeinflussten, ähnlich der Entwicklungstemperatur, die Entwicklungszeit der Puppen und Larven, die larvale Wachstumsrate sowie die Eigröße. Darüberhinaus wirkten sie sich auf das Gewicht der Puppen aus, nicht jedoch auf die Eizahl. Parentale Effekte sind daher wichtige Vermittler der phänotypischen Plastizität von B anynana und können antagonistisch auf verschiedene Fitnesskomponenten wirken, welche die Evolution der generationenübergreifenden adaptiven Plastizität bei dieser Schmetterlingsart einschränken könnten. Derartige phänotypische Plastizität könnte auf Variation in Juvenilhormon-Titern zurückzuführen sein, vor allem wegen seiner weitverbreiteten regulatorischen Rolle in der Lebensgeschichte von Insekten. Weibliche B. anynana-Schmetterlinge, denen am 4. oder 5. Tag ihres adulten Lebens Pyriproxifen (Kapitel 6.1), ein Analog von Juvenilhormon, verabreicht wurde, wiesen, verglichen mit den Kontrolltieren, gesteigerte Eiablageraten bei verkürzter Lebensdauer auf. Die Auswirkungen von Pyriproxifen waren vorübergehend und auf einige Tage nach der Anwendung beschränkt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Weibchen zu Beginn ihrer Eiablageperiode am sensibelsten auf Pyriproxifen reagieren. Dies stimmt mit der Tatsache überein, dass der Juvenilhormontiter bei anderen Lepidopteren in dieser Zeit von Natur aus ansteigt. Weiterhin könnte durch Juvenilhormon ein möglicher ‚Trade-off‘ zwischen gegenwärtiger und zukünftiger Fortpflanzung gesteuert werden. Effekte der Temperatur auf die Eireifung wurden bislang wenig untersucht, wobei verschiedene alternative Hypothesen versuchen, phänotypische Plastizität bei der Fortpflanzung zu erklären. Ein Temperaturtransfer-Experiment mit anschließender Ovarienpräparierung bei B. anynana-Weibchen (Kapitel 6.2) ergab einen gesteigerten Fortpflanzungsaufwand mit einer höheren Anzahl kleinerer Eier bei der höheren Temperatur und einer kleineren Anzahl größerer Eier bei der niedrigeren Temperatur. Die Anzahl unchorionisierter Oozyten fällt während der Eiablage von einem anfänglichen Höhepunkt zu einer geringeren Zahl hin ab, wobei die Anzahl chorionisierter Oozyten während den Tagen 0-6 der Eiablage am höchsten war. Der prozentuale Anteil stieg zu Beginn der Eiablage aufgrund von Chorionisierung, gefolgt von einem späteren Rückgang. Die Zahl der Oozyten unterschied sich nicht zwischen den Temperaturen, aber die Größe der terminalen Oozyten stieg bei niedrigerer Temperatur eindeutig an. Paarung minderte die Anzahl chorionisierter und unchorionisierter Oozyten. Dies lässt darauf schließen, dass die Paarung einen wichtigen Stimulus für die Eiablage darstellt, ohne den unverpaarte Weibchen ihre Eier so lange wie möglich zurückbehalten. Angesichts gleichbleibender Oozytenzahlen in den Ovarien über alle Temperaturen zu jedem Zeitpunkt, aber stark verminderter Eiablageraten bei niedrigeren Temperaturen, deuten die Daten auf verminderte Raten der Oozytenproduktion bzw. Differenzierung bei niedrigeren Temperaturen hin.

Aerob-thermophile Reinigung mineralölkontaminierter Abwässer (2004)

Alexandra Oberthür

Unter aeroben Bedingungen ist der thermophile Mikroorganismus Geobacillus thermoleovorans im Labor- und Pilotmaßstab fähig, verschiedene mit Mineralölen kontaminierte Abwässer als einzige Kohlenstoffquelle zu nutzen. Die Verwertbarkeit eines synthetischen Dieselöls sowie eines Kühlschmierstoffs standardisierter Zusammensetzung durch die Kultur wurde untersucht. Des Weiteren wurden Kühlschmieremulsionen aus Kfz-Produktionsstätten und Spüllösungen zum Reinigen von Lackleitungen auf deren biologische Abbaubarkeit hin geprüft. Der Nachweis von Metaboliten erfolgte an einem GC-FID-System (Gaschromatograph mit Flammenionisationsdetektor). Im Vergleich zum Standardsubstrat Olivenöl wurden ähnliche, in Einzelfällen sogar höhere Wachstumsraten und Zelldichten erzielt. Hierbei wurde nachgewiesen, dass die Initialisierung der Lipaseexpression durch Triglyceride Voraussetzung für den effizienten Abbau von Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) durch Geobacillus thermoleovorans ist. Da MKW in der Praxis nahezu ausschließlich in Verbindung mit einer Vielzahl von Additiven gebraucht werden, wurde der Einfluss verschiedener Zusatzstoffe auf die Mikroorganismen erforscht. Als Kohlenstoffquelle diente das synthetische Dieselöl, als Zusatzstoffe wurden insbesondere Tenside, Flockungsmittel, Komplexbildner und Entschäumer verwendet. Es zeigte sich, dass alle eingesetzten anionischen Tenside (Natrimlaurylsulfat = SDS, Natriumlaurylbenzolsulfonat = SDBS) und nichtionischen Tenside (Tergitol NPX, Triton X 100) in Konzentrationen unterhalb der kritischen Mizellenbildungskonzentration (CMC, engl. Critical Micelle Concentration) nachweislich das Wachstum der Kultur durch die Verbesserung der Substrat-Bioverfügbarkeit stimulieren. Oberhalb der CMC fördern anionische Tenside das Wachstum der Kultur; nichtionische Tenside wirken mit ansteigender Konzentration zunehmend inhibierend. Triton X 100 unterdrückt in Konzentrationen oberhalb der CMC die extrazelluläre Lipaseaktivität vollständig. Positive und negative Effekte auf das Wachstumsverhalten der Kultur sind gleichermaßen das Resultat von Tensid-Membran-Interaktionen. Durch Einlagerung in die Zellmembranen erhöhen die Tenside die Permeabilität der Membranen für Enzyme, was wiederum zu einer Beschleunigung des MKW-Abbaus führt. Der inhibierende Einfluss von Triton X 100 hingegen kann auf die Konformation des Tensids zurückgeführt werden, die entweder die Ausscheidung von Enzymen behindert oder Zellmembran oder Enzyme direkt schädigt. Die experimentell ermittelten CMC im aerob-thermophilen System betrugen 50 mg/L für SDS und SDBS, 90 mg/L für Tergitol NPX® und 108 mg/L für Triton X 100. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass SDBS in Anwesenheit von MKW metabolisiert wird. In Abwesenheit anderer Kohlenstoffquellen kann auch SDS von Geobacillus thermoleovorans verwertet werden. Ein Abbau nichtionischer Tenside wurde hingegen nicht beobachtet. Die Anwesenheit nichtionischer Tenside ist daher, wie nach der Durchführung einer Diskriminanzanalyse bestätigt wurde, das wichtigste Entscheidungskriterium bzgl. der Anwendbarkeit des Verfahrens zur Reinigung bislang nicht experimentell untersuchter MKW-haltiger Abwässer. Basierend auf den versuchsbegleitend erhobenen Wachstumsparametern wurde ein Vorhersagemodell zur Übertragbarkeit des aerob-thermophilen Verfahrens entwickelt. Geobacillus thermoleovorans weist eine hohe Resistenz gegenüber Bioziden, Schwermetallen und weiteren in Reinigungs- und Schmiermitteln eingesetzten Zusatzstoffen auf. Erst in Konzentrationen ab 1.500 mg/L bewirkt Antimon(III)oxid eine Inhibierung des Wachstums. Eine Anreicherung der genannten Substanzen im Abstrom der Anlage ist daher zu erwarten. Weiterer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der Aufklärung der Metabolisierungspfade von Geobacillus thermoleovorans in Bezug auf (Poly-)Ether und Biozide. Bei der weiteren Verfahrensoptimierung ist insbesondere die Reduktion des Energiebedarfs der Anlage anzustreben. Darüber hinaus empfiehlt sich der Einsatz des Verfahrens in (sub)tropischen Ländern sowie die Ausnutzung von Prozesswärme. Die Entsorgung metallbelasteter Schlämme und anderer nicht abbaubarer Feststoffe ist sicher zu stellen. Bei der Behandlung von Kühlschmierstoffen und ähnlich hoch CSB-belasteten Abwässern (CSB: Chemischer Sauerstoffbedarf) ist die Bereitstellung von Verdünnungswasser notwendig, da eine Raumlast von 13 kg CSB/m -3 d -3 die Belastungsobergrenze für das Verfahren darstellt. Aufgrund der hohen Prozess-Stabilität, der kurzen Anlaufzeiten, der hohen Wachstumsraten und der einfachen Betreuung ist das Verfahren sehr flexibel und vielfältig einsetzbar. Eine weitere Vertiefung dieses innovativen Ansatzes in der Abwasserreinigung ist von daher wünschenswert.

Aktinabhängige Bewegung und Vererbung von Mitochondrien in Saccharomyces cerevisiae (2008)

Katrin Altmann

Da Mitochondrien nicht de novo synthetisiert werden können, wird durch die koordinierte Vererbung von Mitochondrien und mitochondrialer DNA (mtDNA) sichergestellt, dass während der Zytokinese alle Zellen im Besitz funktioneller Organellen bleiben. Dabei ist bekannt, dass im Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae das Aktinzytoskelett für diese mitochondrialen Transportereignisse verantwortlich ist. Weiterhin wird angenommen, dass über einen beide mitochondriale Membranen durchspannenden Komplex (TMS) die mtDNA während der Zytokinese an den Segregationsapparat im Zytosol gebunden wird. Allerdings sind der Mechanismus und die Komponenten der aktinabhängigen Bewegung genauso wie die Gesamtstruktur des TMS bisher nur wenig verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein systematischer Screen nach essentiellen, mitochondrialen Morphologie- und Verteilungskomponenten durchgeführt. 119 Stämme einer Hefe-Bibliothek, in der die Genexpression über einen Fremd-Promotor reguliert wird, zeigten nach Abschalten des Promotors einen veränderten mitochondrialen Phänotyp. Dies ermöglichte die Identifizierung fünf zellulärer Prozesse, die für die mitochondriale Morphogenese von entscheidender Bedeutung sind: Ergosterol-Biosynthese, vesikulärer Transport, mitochondrialer Proteinimport, Ubiquitin/26S Proteasom-abhängiger Proteinabbau und aktinzytoskelettabhängiger Transport. Zwei Mitglieder der letzten Gruppe, das Klasse V Myosin Myo2 und seine leichte Kette Mlc1, wiesen dabei besonders interessante Phänotypen auf. Fluoreszenz- und elektronenmikroskopische Untersuchungen ergaben eine ringähnliche mitochondriale Morphologie in den mutanten Zellen. Cristaestrukturen fehlten vollständig. Da diese Defekte in Zellen mit einem normal ausgeprägten Aktinzytoskelett beobachtet werden konnten, übt Myo2 wahrscheinlich einen primären Effekt auf die Interaktion zwischen Mitochondrien und den Aktinkabeln aus. Diese Vermutung wurde durch in vitro Aktinbindungs-Assays bestärkt. Dabei zeigten isolierte Mitochondrien aus Stämmen ohne Myo2 und Mlc1 und aus Stämmen mit spezifischen Punktmutationen in den Cargo-Bindungsdomänen von Myo2 eine stark beeinträchtigte Bindungskapazität. Zusätzlich ergab zeitauflösende Fluoreszenzmikroskopie der myo2-Punktmutanten, dass Myo2 auch für die knospengerichtete anterograde Bewegung von Mitochondrien verantwortlich ist. Diese Ergebnisse belegen zum ersten Mal die wichtige und direkte Beteiligung eines Myosins an der mitochondrialen Bewegung und Vererbung in S. cerevisiae. Darüber hinaus wurden Mdm31 und Mdm32, zwei funktionell unabhängige Untereinheiten zweier Komplexe der mitochondrialen Innenmembran (IM), als notwendige Komponenten der koordinierten Vererbung von mtDNA etabliert. In vorliegender Arbeit konnte dabei gezeigt werden, dass die Deletion beider Gene jeweils in dem Verlust der Interaktion zwischen mtDNA und Mmm1, einer Außenmembrankomponente des TMS, resultierte. Dies deutet auf eine Funktion von Mdm31 und Mdm32 als Innenmembrankomponenten des TMS hin.

Algebraische Approximation von Kählermannigfaltigkeiten (2010)

Florian Schrack

Eine kompakte komplexe Mannigfaltigkeit heißt algebraisch approximierbar, wenn sie beliebig kleine projektive Deformationen besitzt. Eine natürliche Fragestellung ist, ob jede kompakte Kählermannigfaltigkeit algebraisch approximierbar ist. Während dies in Dimension 2 nach den Arbeiten von Kodaira richtig ist, hat Voisin vierdimensionale Gegenbeispiele gefunden. In Dimension 3 ist die Frage noch offen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den dreidimensionalen Fall etwas näher zu beleuchten. Dazu wird algebraische Approximierbarkeit zunächst von einem allgemeinen Standpunkt aus betrachtet. Es werden Funktorialitätsfragen untersucht, also der Zusammenhang zwischen algebraischer Approximierbarkeit der Quelle und des Ziels gewisser holomorpher Abbildungen, und Ergebnisse für verschiedene Klassen von Abbildungen erzielt, wie etwa Aufblasungen, endliche Abbildungen, Faserungen und Morikontraktionen. Als Fallstudie einer konkreten Klasse von Kählerdreifaltigkeiten werden anschließend Konikbündel über Kählerflächen untersucht, die in natürlicher Weise in der Moritheorie auftreten. Nach dem Beweis einiger grundlegender Tatsachen über Konikbündel werden ihre Diskriminantenorte genauer untersucht und damit Chernklassenabschätzungen für Konikbündel mit relativer Picardzahl 1 über nichtalgebraischen kompakten Kählerflächen hergeleitet. Unter Verwendung dieser Abschätzungen wird die Existenz infinitesimaler Deformationen solcher Konikbündel gezeigt, was einen wichtigen ersten Schritt zum Beweis der algebraischen Approximierbarkeit darstellt. Ein spezieller Typ von Konikbündeln sind die projektivierten Rang-2-Bündel. Die Periodenabbildung verhilft zu einem guten Verständnis der Deformationstheorie solcher Bündel über K3-Flächen und zweidimensionalen Tori. Konkret werden Fortsetzungssätze für Geradenbündel und Rang-2-Bündel bewiesen, die implizieren, dass jedes projektivierte Rang-2-Bündel über einer K3-Fläche oder einem zweidimensionalen Torus algebraisch approximierbar ist. Durch Untersuchung von Aufblasungen solcher Flächen wird dieses Resultat auf projektivierte Rang-2-Bündel über beliebigen kompakten Kählerflächen mit Kodairadimension 0 ausgedehnt. Schließlich wird die zuvor entwickelte Deformationstheorie für Vektorbündel verwendet, um weitere Approximierbarkeitsergebnisse für Konikbündel über elliptischen Flächen und K3-Flächen zu bekommen.

Altersabhängige Veränderungen von Immunsystem und Verhalten weiblicher Tapjas (Tupaia belangeri) (2006)

Christian Münkel

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob es bei Tupaia belangeri (Spitzhörnchen) Veränderungen von Verhalten und im Immunsystem im Alter gibt. In einem ersten Versuch wurden unter Standard Laborbedingungen (Heimatkäfig) gehaltene, zwischen 3 Monaten und 7 Jahren alte, Tiere untersucht. Hierfür wurden Verhaltensaufzeichnungen der Hellphase (12h) per Video für eine spätere Auswertung erstellt. Für die Bestimmung von Hormonen und Immunparametern wurde den Tieren zwei Stunden vor Beginn der Aktivitätsphase Blut entnommen. In einem weiteren Versuch wurden dieselben Individuen für 2 Stunden in eine ihnen unbekannte Umgebung gebracht, um zu erforschen, ob die Tiere verschiedenen Alters unterschiedlich in Verhalten und Physiologie auf diese leichte Belastung reagieren. Während der Zeit in der neuen Umgebung (Versuchsräume) wurden wiederum Verhaltensaufzeichnungen angefertigt und im Anschluss eine Blutabnahme durchgeführt. Zusätzlich wurden 2 Wochen vor diesem Versuch Vorwerte zu dieser Tageszeit bestimmt, um über individuelle Veränderungen Aussagen treffen zu können. Die wichtigsten Befunde sind: -Die Aktivität nimmt mit zunehmendem Alter ab. -Körpermasse und Nahrungsaufnahme ändern sich nicht im Alter. -Die Funktionalität und Anteile der Zellen des spezifischen Immunsystems nehmen bei Tupajas mit zunehmendem Alter ab. -Die morgendlichen Glucokortikoidkonzentrationen im Serum nehmen mit dem Alter ab. -Auf eine leichte Belastung reagieren alte und junge Tiere mit vergleichbarem Verhalten; ältere Tiere explorieren im Unterschied weniger das neue Umfeld. -Die Glucokortikoidausschüttung auf eine Belastung hin nimmt mit zunehmendem Alter der Tiere ab.

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