Strukturelle und funktionelle Charakterisierung zweier glycolytischer Enzyme des hyperthermophilen Archaeums Thermoproteus tenax

Hauptziel dieser Arbeit war es, die strukturellen und funktionellen Eigenschaften der Triosephosphat-Isomerase (TIM) und der Pyruvat-Kinase (PK) des hyperthermophilen Archaeums T. tenax zu charakterisieren und damit einen Beitrag zur Aufklärung der Regulation des Embden-Meyerhof-Parnas-Weges (EMP-Weg) in diesem Organismus zu leisten. Auf der Basis der Struktur- und Funktionsdaten sollte auch eine Analyse thermoadaptiver Merkmale sowie phylogenetischer Studien durchgeführt werden. Im ersten Teil der Arbeit wurde das TIM-kodierende tpi-Gen aus T. tenax kloniert und sequenziert. Zu vergleichende Untersuchungen wurde die TIM von T. tenax ebenso wie die TIMs des mesophilen Methanogenen M. bryantii und des hyperthermophilen Methanogenen M. fervidus in E. coli experimentiert. Das tpi-Gen von T. tenax ist mit dem Aconitase-Gen assoziiert und wird nach preliminären Untersuchungen möglicherweise mit diesem kotranskribiert. Dabei liegt die Kopienzahl der Transkripte unter heterotrophen Wachstumsbedingungen deutlich höher als unter autotrophen und spricht für die Regulation auf Transkriptebene. Die TIM von T. tenax liegt nach den vorliegenden Untersuchungen ebenso wie die TIMs der hyperthermophilen Euryarchaeota M. fervidus und p. woesei als Tetramer vor. Im Gegensatz dazu sind alle bekannten TIMs aus Eucarya und Bacteria sowie die TIM von M. bryantii Dimere. Dies bestätigt einen Trend zur Bildung höherer Aggredationsformen, der inzwischen auch bei anderen Enzymen aus hyperthermophilen Organismen vorgefunden wurde und unter dem Aspekt der Thermoadaption interpretiert wird. Der zweite Teil der Arbeit setzt sich mit der strukturellen und funktionellen Charakterisierung der PK auseinander. Das PK-kodierende pyk-Gen liegt isoliert im Genom von T.tenax und wird als monocistronische mRNS abgelesen. Die pyk-Transkriptmenge liegt in heterotrophen Zellen höher als in autotrophen Zellen und korreliert mit der PK-Aktivität in Zellen, die unter den entsprechenden trophischen Bedingungen angezogen wurden. Neben dieser Regulation auf Transkriptebene liegt eine Regulationsmöglichkeit auf Proteinebene vor: Das Enzym weist eine positive Bindungskooperativität für das Substrat Phosphoenolpyruvat sowie Mg 2+- bzw. Mn 2+-Ionen auf. Die Ergebnisse deuten daraufhin, dass die PK neben der nicht-phosphorylierenden GAPDH einen wichtigen Kontrollpunkt im EMP-Weg von T. tenax darstellt, über den der Organismus in die Lage versetzt wird, den Kohlenstofflux durch den Abbauweg kurzfristig (auf Proteinebene) und langfristig (durch genetische Regulation) zu ändern. Die phylogenetische Analyse zeigt, dass sich im Verlauf der Evolution zwei Großgruppen von PKs (PK I und PK II) gebildet haben. Die PKs der Eucarya, einige Enzyme von gram-positiven und gram-negativen Bacteria gehören zu der Großgruppe PK I, während die andere Gruppe (PK II) einen Großteil der gram-negativen Bacteria, Myco- und Corynebacteria, plastidäre Enzyme sowie die Archaea als monophyletische Gruppe umfaßt. Die Topologie des Baums legt nahe, dass die eucaryalen PKs von einem proteobacterialen Vorläuferenzym abstammen

On Fundamental Concepts of Multiphase Micropolar Materials

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Beiträge zur elektrokinetischen Charakterisierung von zur Nanofiltration geeigneten funktionalisierten Polymeren

Die Trennleistung einer Nanofiltrationsmembran ist in komplexer Weise von ihrem dreidimensionalen Aufbau und von ihrer Oberflächenladungsverteilung abhängig. Für die Modellierung des Stofftransportes durch eine solche Membran ist es unabdingbar, Aussagen über die elektrokinetischen Eigenschaften in der Membran und an ihrer Oberfläche zu machen. Da aber die elektrokinetischen Potentiale notwendigerweise mit einer Relativbewegung von flüssiger und fester Phase einhergehen, sind unter Filtrationsbedingungen keine von der Porenstruktur unabhängigen Daten zu erhalten. Daher wurde der Versuchsaufbau so gewählt, daß strukturunabhängig gemessen werden konnte. Als Modellsubstanzen wurden funktionalisierte Polysulfone mit abgestuften Substitutionsgraden synthetisiert. Daß diese Materialien zur Herstellung von Nanofiltrationsmembranen geeignet sind, wurde an einigen Beispielen gezeigt. Ergebnisse aus Strömungspotentialmessungen in der sogenannten "Überströmzelle" konnten auf Grund des bedeutenden aber nur ungenügend quantifizierbaren Einflußes der Oberflächenleitfähigkeit - insbesondere bei hohen Sulfonierungsgraden - nicht sinnvoll in Zetapotentiale umgerechnet werden. Nach einer kritischen Betrachtung der Meßmethode eignet sie sich jedoch zu vergleichender Charakterisierung von Polymeroberflächen, wie auch an kommerziellen Membranen gezeigt werden konnte

Mikrostruktur, Eigenspannungszustand und Korrosionsbeständigkeit des kurzzeitlaserwärmebehandelten hochstickstofflegierten Werkzeugstahls X30CrMoN15 1

Im Rahmen der Arbeit werden die Gefügeausbildung, Eigenspannungen und chemische Eigenschaften des hochstickstofflegierten Werkzeugstahls X30CrMoN15 1 und des konventionellen Kaltarbeitsstahls X39CrMo17 1 verglichen. Der Einfluß der Maximaltemperatur und der Aufheizrate einer Kurzzeitlaserwärmebehandlung auf das Gefüge und die Härte des X30CrMoN15 1 und des X39CrMo17 1 zeigt nach Überschreiten der Umwandlungstemperatur Ac1b einen deutlichen Härteanstieg und einen Anstieg des Restaustenitgehaltes. Aus den Restaustenitanalysen und den cm/am-Verhältnissen des Martensits konnten die Umwandlungspunkte Ac1b und Ac1e für verschiedene Aufheizraten bestimmt und daraus ein bisher nicht bekanntes ZTA-Schaubildes für den X30CrMoN15 1 erstellt werden. Bis zum Erreichen von Ac1b entstehen in der Laserspur nach der Abkühlung Zugeigenspannungen und nach Erreichen von Ac1b liegen umwandlungsbedingte Druckeigenspannungen an der Oberfläche vor. Transmissionselektronenmikroskopie und Neutronenkleinwinkelstreuung zeigen, daß sich die Ausscheidungen im hochstickstofflegierten Stahl X30CrMoN15 1 durch die Kurzzeitlaserwärmebehandlung vollständig auflösen können. Die Korrosionsversuche zeigen, daß im Gegensatz zum X39CrMo17 1 der X30CrMoN15 1 in oxidierender Säure bei pH 5-6 empfindlicher auf Parameteränderungen bei der Kurzzeitwärmebehandlung reagiert. Durch hohe Zugeigenspannungen an der Oberfläche (Tmax 950°C) aufgelösten Nitride und somit in Lösung gebrachten Stickstoff eine deutliche Verbesserung des Beständigkeit des X30CrMoN15 1 gegen Lochfraß. Zur Bereitstellung unterschiedlicher Wärmebehandlungszustände wurden zusätzlich zu den laserwärmebehandelten Proben sogenannte Gleeble-Proben verwendet. Durch parallele Untersuchungen konnte gezeigt werden, daß eine Äquivalenz dieser Proben in Hinblick auf Gefüge, Mikrostruktur und Korrosionseigenschaften vorliegt

Flexible coordination techniques for dynamic cloud service collaboration

The provision of individual, but also composed services is central in cloud service provisioning. We describe a framework for the coordination of cloud services, based on a tuple‐space architecture which uses an ontology to describe the services. Current techniques for service collaboration offer limited scope for flexibility. They are based on statically describing and compositing services. With the open nature of the web and cloud services, the need for a more flexible, dynamic approach to service coordination becomes evident. In order to support open communities of service providers, there should be the option for these providers to offer and withdraw their services to/from the community. For this to be realised, there needs to be a degree of self‐organisation. Our techniques for coordination and service matching aim to achieve this through matching goal‐oriented service requests with providers that advertise their offerings dynamically. Scalability of the solution is a particular concern that will be evaluated in detail