Sondersammelgebiets-Volltexte Biologie
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Molekulargenetische Charakterisierung der Funktion der Glukosesensoren Snf3 und Rgt2 in der Hefe Saccharomyces cerevisiae
(2004)
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Maria Widjaja
- Das Thema der vorliegenden Arbeit war die molekulargenetische Charakterisierung der Funktion der Glukosesensoren Snf3 und Rgt2 in der Hefe S. cerevisiae. Snf3 und Rgt2 gehören zur Familie der Hexosetransporter. Sie unterscheiden sich von ihnen jedoch in ihrer Funktion als Glukosesensoren wie auch durch ihre ungewöhnlich langen Cterminalen Domänen. Snf3 und Rgt2 sind integrale Membranproteine, die als Reaktion auf extrazelluläre Glukose Signale auslösen, die zur Expression bestimmter Hexosetransporter führt. Einige Komponenten, die an der Signaltranduktion beteiligt sind, wurden bereits identifiziert. Jedoch ist der genaue Mechanismus, der zur Expression der Hexostransporter führt, noch nicht vollständig aufgeklärt. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die Proteine Snf3, Rgt2, Mth1, Std1 und Rgt1 auf direkte Interaktionen untereinander getestet, um Einblicke in den molekularen Mechanismus der Signaltransduktion zu erhalten. Desweiteren sollte festgestellt werden, ob die Protein-Wechselwirkungen von der C-Quelle abhängig sind. Es konnte gezeigt werden, dass zwischen den Membranproteinen Rgt2 bzw. Snf3 und den löslichen Proteinen Mth1 bzw. Std1 Interaktionen in Abhängigkeit von Glukose stattfanden. Diese Ergebnisse unterstützen das von Moriya und Johnston aufgestellte, gegenwärtige Modell für eine glukoseinduzierte HXT Genexpression. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde geprüft, ob sich aus dem Glukosesensor Snf3 durch eine Aminosäuresubstitution ein bifunktionaler Sensor für Glukose und Galaktose erzeugen läßt. Dazu wurden die für den Galaktosetransport verantwortlichen Aminosäuren in den homologen Positionen von Snf3 ausgetauscht. Die Bestimmungen der Regulation des Snf3-kontrollierten HXT7 Promotors ergaben, dass das mutierte Snf3 Protein, wie das Wildtyp-Snf3 Protein, eine normale Glukosesensorfunktion ausübt aber keine Galaktosesensorfunktion vorzeigt.
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Molekulargenetische und physiologische Charakterisierung eines rekombinanten Pentose-vergärenden Hefestammes
(2005)
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Beate Wiedemann
- Pflanzliche Biomasse bietet sich hervorragend als billiges und in großen Mengen verfügbares Ausgangssubstrat für industrielle Fermentationsprozesse an. Dabei könnte z.B. die Hefe Saccharomyces cerevisiae zur Herstellung von Bioalkohol eingesetzt werden. S. cerevisiae kann jedoch die in großen Mengen in der Biomasse enthaltenen Pentosen D-Xylose und L-Arabinose nicht vergären. Deshalb wäre ein Hefestamm mit entsprechend erweitertem Substratspektrum von großem wirtschaftlichen Interesse. In dieser Arbeit sollte rekombinante Hefestämme konstruiert bzw. optimiert werden, die in der Lage sind D-Xylose und/oder L-Arabinose zu Ethanol zu vergären. Zunächst wurde ein bereits vorhandener L-Arabinose vergärender Hefestamm unter Einsatz der Methoden der „gerichteten Evolution“ optimiert, L-Arabinose effektiver zu verstoffwechseln. Dies geschah durch repetitive Selektion auf Wachstum mit L-Arabinose als einziger Kohlenstoffquelle unter Sauerstoff-limitierten Bedingungen. Eine genetische und physiologische Charakterisierung des Stammes ergab, dass dieser sowohl Mutationen im Hefegenom als auch auf den L-Arabinose Stoffwechselweg exprimierenden Plasmiden erworben hatte. Dieser Stamm exprimierte die für den L-Arabinose Katabolismus notwendigen Enzyme und Transporter von vier verschiedenen Plasmiden. Für den industriellen Einsatz eines rekombinanten Hefestammes ist es jedoch unerlässlich, die Gene des L-Arabinose Katabolismus stabil in das Genom zu integrieren. In dieser Arbeit ist es gelungen, zwei der insgesamt drei essentiellen Gene des Stoffwechselweges in funktioneller Form in den rDNA-Locus von S. cerevisiae zu integrieren. Im letzten Teil der Arbeit konnte erstmals ein Hefestamm konstruiert werden, der sowohl die Gene des Stoffwechselweges für den L-Arabinose- als auch die des Stoffwechselweges für den D-Xylose-Katabolismus exprimiert. Der Stamm war in der Lage auf Nähragarplatten zu wachsen, bei denen L-Arabinose oder/und D-Xylose die einzigen Kohlenstoffquellen darstellten. Wachstumstests mit Flüssigkulturen sowie HPLC-Analysen des Zuckerverbrauchs ergaben jedoch, dass der Hefestamm überraschenderweise nicht in der Lage war, D-Xylose in Flüssigmedien zu verstoffwechseln. Mögliche Erklärungen hierfür werden diskutiert.
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Charakterisierung einer Glutathion unabhängigen Nitrosoguanidin-Resistenz in Saccharomyces cerevisiae
(2003)
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Daniel Börgel
- Im Rahmen dieser Diplomarbeit konnte das Plasmid pB6 isoliert werden, das die MNNG-Hyperresistenz einer rng1-1-Mutante komplementierte. Das komplementierende Gen dieses Plasmids konnte jedoch weder über 17 Subklone noch über Komplementationsanalysen identifiziert werden. Die Sensibilität gegen „Congo red“ konnte als ein weiterer Phänotyp des Stammes Q2rng1 bestimmt werden. Es wurden im Zuge der Subklonierung des Plasmids pB6 pRS424-Derivate gefunden, die unabhängig vom genetischen Hintergrund des transformierten Stammes, heterogenes Wachstum verursachten. Zurückzuführen war dies auf die Überexpression des ORFs YLR112w alleine oder gemeinsam mit dem ORF YLR111w. Neben der bereits beschriebenen MNNG-Hyperresistenz durch die Überexpression von SNG1 in Wildtypen, GSH-Mutanten und Reparaturdefizienten Stämmen, konnte auch in dem bereits gegen MNNG hyperresistenten Stamm Q2rng1 eine Steigerung der Resistenz durch SNG1 gezeigt werden. Des weiteren wurden Anzeichen gefunden, dass die MethioninAuxotrophie des Stammes Q3 auf die Disruption des GSH1-Gens zurückzuführen war. Zudem konnte nachgewiesen werden, dass die funktionierende GSH-Synthese letal auf eine ero1-Delta-Mutante wirkte. Als Auslöser für die Cadmium-Sensibilität der Stämme Q3 und Q4 konnten die bekannten Mutationen dieser Stämme im GSH1- und im LWG1-Gen ausgeschlossen werden.
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Felduntersuchung zur nicht-invasiven Kotprobengewinnung von Wildschweinen (Sus scrofa) im Pfälzerwald, zwecks Verwendung bei der Bestandesdichteschätzung auf Grundlage der Genotypisierung
(2007)
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Tim Frederic Schikora
- Die vorliegende Studie dient als Basis einer neuen, zuverlässigen Populationsschätzung von Wildschweinen (Sus scrofa). Nach dem hier entwickelten Feldprotokoll soll Wildschweinkot in ausreichenden Mengen, ausreichend guter Qualität und nicht-invasiv gewonnen werden. Die daraus gewonnen Gewebeproben dienen anschließend als DNS-Quelle für individuelle Erkennung und Markierung der beprobten Tiere. Durch Kenntnis des zum Kot gehörigen Tieres lässt sich ein Fang-Wiederfang-Verfahren simulieren. Ein Sammelverfahren, gegliedert in zwei identische Blöcke zu je sechs Tagen, kombiniert aus Strip-Transekt-Sampling (Buckland 2001) und Adaptive-Sampling (Thompson 1991) führte hierbei zum besten Resultat von 0,48 Funden je abgesuchten Kilometer und 1,04 Funden je aufgewendeter Stunde. Die Untersuchung fand auf einem bewaldeten etwa 40 km2 großen Areal im Pfälzerwald, südlich von Kaiserslautern - südliches Rheinland-Pfalz – statt. Im Rahmen der Untersuchung wurden 1605 km abgesucht und vier verschiedene Transektmodelle getestet. Insgesamt wurden hierbei 268 Kothaufen erfasst, die zusätzlich auf ihre physischen Eigenschaften (Kotgröße, Härtegrad, Konsistenz, Insektenbefall), Lage im Gelände (Verteilung auf Laub-, Nadel- und Mischwälder, sowie auf Geländeneigung, Exposition und Höhenlage) und räumliche Verteilung im Untersuchungsgebiet analysiert wurden. Die Untersuchungen fanden zu verschieden Jahreszeiten (Sommer, Herbst und Winter) statt. Als geeigneter Zeitraum für eine solche Kotsammlung hat sich der Winter herausgestellt, aufgrund der längeren Zersetzungszeit des Kots und der durch den Laubfall bedingten, besseren Sichtverhältnisse. Bei ausreichender Stichprobenzahl des Kots hat es sich zu dem ergeben, dass Rückschlüsse auf die Habitatnutzung des Schwarzwilds anhand der Kotverteilung machbar sind. Eine Interpretation der Populationsstruktur anhand der Kotgröße ist in Ansätzen erkennbar. Ein Vergleich mit den gängigen Bestandesschätzverfahren durch Jagdstrecken und Kotzählungen bestätigt die Tauglichkeit des Feldprotokolls zur Beschaffung von Wildschweinkotmengen, die der Population entsprechen. In zwei von vier Versuchsansätzen konnten entsprechende Kotmengen erfasst werden.
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Rekonstruktion von Körpermassen pleistozäner Rhinocerotidae in der Sammlung von Koenigswald
(2007)
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Andreas Wagner
- Die vorliegende Arbeit umfasst die Rekonstruktion der Körpermasse pleistozäner Rhinocerotidae in Europa und Südost-Asien , hier speziell der Insel Java. Methodisch wird dieses Ziel durch lineare Regressionen nach Janis (1990) verfolgt. Zunächst wird ein Rezentmodell erstellt, das es ermöglicht Körpermasse mit verschiedenen Zahnparametern in Zusammenhang zu bringen. Die aus dem Rezentmodell resultierenden Regressionsgleichungen für jeden Zahn werden dann für die Rekonstruktion fossiler Körpermassen verwendet. Das fossile Zahnmaterial wurde vermessen und die Körpermassen für alle Zahnparameter errechnet. Um einen Vergleich mit veröffentlichten Werten zu ermöglichen, wurde die Körpermasse gleichfalls nach Legendre (1986) ermittelt, welcher eine Formel zur Körpermassenrekonstruktion entwickelte, die heute allgemein Verwendung findet. Um die oftmals sehr großen Schwankungen in der Körpermasse, verursacht durch Ernährungs- und Gesundheitszustand eines Tieres abzufedern, sind die absoluten Werte in Körpermassenklassen eingeteilt. Die ermittelten Körpermassen wurden dann in verschiedenen Zusammenhängen betrachtet und, soweit möglich , Aussagen über Gründe für Veranderungen oder Unterschiede zwischen Messstrecken, Zeiträumen, Habitaten oder auch Spezies genannt.
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Körpermassenrekonstruktion pleistozäner Cerviden in Java (Sammlung von Koenigswald)
(2007)
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Susanne Denzau
- Die vorliegende Arbeit umfasst die Rekonstruktion der Körpermasse pleistozäner Cerviden in Java. Zunächst wird ein Rezentmodell erstellt, das den Zusammenhang zwischen Körpermasse und dem jeweiligen Messparameter aufzeigt. Die daraus resultierenden Regressionsgleichungen werden für die Rekonstruktion verwendet. Das fossile dentale und postcraniale Material wird vermessen und die Körpermasse für jedes einzelne Stück rekonstruiert. Die absoluten Werte werden in Körpermassenklassen eingeteilt, um einen Wert unabhängig vom physiologischen Zustand zu erhalten. Die Körpermassen werden, soweit möglich, getrennt nach Gattungen rekonstruiert. Ein Vergleich zeigt, dass es deutliche Unterschiede in der Körpermasse der Gattungen Axis und Muntiacus im Vergleich zu Cervus gibt. Bei der Einteilung in Klassen fällt auf, dass die Klassen 3a (10 kg bis 20 kg) und 3b (20 kg bis 50 kg) ausschließlich von Axis und zu einem kleinen Teil von Muntiacus besetzt werden. Die Klassen 4a und 4b ausschließlich von Cervus. Die einzige von Axis und Cervus besetzte Klasse ist 3c (50 kg bis 100 kg). Anhand dieser aus den Fossilien der Dubois Sammlung gewonnenen Erkenntnisse können nun die Fossilien der von Koenigswald Sammlung beurteilt werden, da diese nicht auf Gattungsniveau bestimmt sind. In beiden Sammlungen liegt der höchste Prozentsatz in der Klasse 3b. Daraus kann man schließen, dass sehr viele Tiere der Gattung Axis vorhanden sind. Die Gattung Cervus hingegen ist nur zu einem recht geringen Prozentsatz vertreten. Diese Verteilung spiegelt sich auch in der Untersuchung der Fundstellen wider. An nur drei der acht untersuchten Fundstellen wurden Tiere der Gattung Cervus gefunden. Ein Vergleich der Körpermassen ergibt keinen signifikanten Unterschied zwischen diesen. Innerhalb der Axis-Hirsche kann man einen Körpermassenunterschied erkennen, der jedoch nicht mit der geographischen Lage der Fundstellen begründet werden kann. Die Untersuchung der Fundstellen aufgrund ihrer Chronologie ergibt keinen signifikanten Unterschied zwischen den Faunenleveln Trinil H.K. und Kedung Brubus. Jedoch ist innerhalb der Faunenlevel eine deutliche Variationsbreite der Körpermasse zu erkennen, welche auf das an den einzelnen Fundstellen herrschende Habitat zurückgeführt werden kann. Die Zuordnung der bisher nicht datierten Fundstellen in die Faunenlevel ist alleine aufgrund der rekonstruierten Körpermassen nicht möglich, jedoch können erste Aussagen über das umgebende Habitat getroffen werden.
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Untersuchungen zur funktionellen Struktur der carnassialen und postcarnassialen Zahnreihe im Viverridengebiss
(2006)
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Julia Hansen
- Julia Hansen hat zwischen März und Dezember 2006 Untersuchungen zu Funktion und Struktur der Okklusalflächen in der postcaninen Zahnreihe von Viverriden durchgeführt. Unter verschiedenen Ernährungsregimen bilden Höcker und Täler auf Zähnen, die sich im Gebiss gegenüber stehen, eine Funktionseinheit, mit der Schleichkatzen sowohl in der Lage sind, Früchte zu zerquetschen, als auch den Panzer von Insekten aufzuknacken. In ihrer Studie ist es Frau Hansen gelungen, konstruktive Unterschiede zwischen beiden Nutzungsweisen zu identifizieren. Diese Unterschiede hat sie an verschiedenen fossilen Einzelzähnen der Sammlung Koenigswald überprüft.
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Funktionelle Morphologie des Schädels und der Bezahnung der Ursidae
(2007)
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Sandra Engels
- Sandra Engels hat zwischen August 2006 und Juni 2007 Schädel und Gebiß südostasiatischer Ursiden im Hinblick auf Ernährungspräferenzen rekonstruiert. Obwohl die Ursiden systematisch zur Ordnung der Carnivora gehören, verfolgen ihre Vertreter völlig unterschiedliche Ernährungsstrategien. Darunter sind spezialisierte Herbivoren genauso vertreten wie Carnivoren und Omnivoren. Ziel der Arbeit von Sandra Engels war es, anhand der unterschiedlichen Ernährungsregime, Parameter an Schädel, Gebiss und Einzelzähnen rezenter Tiere festzulegen und diese dann auf fossiles Material anzuwenden.
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Ökomorphologie südostasiatischer Viverridae (Schleichkatzen) : Spezialisierungen im Gebiss aufgrund von Ernährungspräferenzen
(2005)
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Ulrike Anders
- Ulrike Anders hat zwischen Januar und September 2005 Zähne und Gebiß rezenter Schleichkatzen (Viverridae) untersucht und Parameter identifiziert, anhand derer sich Nahrungspräferenzen zuordnen lassen. Viverriden gelten als basale Carnivoren mit omnivorem Nahrungsspektrum. Da die für echte Katzen so typische Brechschere und die Reduktion des Gebisses nur wenig ausgeprägt ist, gilt ihr Gebiss als unspezialisiert. Dennoch besitzen Viverriden Nahrungspräferenzen, die sich in der Umgestaltung ihres Gebisses, auch in einzelnen Zahnpositionen niederschlägt. Diese Veränderungen wurden metrisch charakterisiert.
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Methodenentwicklung und Anwendungsbeispiele für Protein- und Nukleotidsequenzanalysen
(1998)
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Tobias Doerks
- Die Bioinformatik dient der Lösung biologischer Probleme und Erkenntnisgewinnung mit Hilfe informatischer Methodik. und stellt das Bindeglied zwischen der Informationswissenschaft und der Lehre des Lebens dar. Eine festgeschriebene Definition des Begriffes „Bioinformatik" existiert nicht: Sie umfaßt ein weites Feld, beginnend bei der automatischen Sequenzierung ganzer Genome, über Funktionsanalysen durch Homologiesuchen in Datenbanken, Strukturvorhersagen und Modelling, bis hin zur chipgesteuerten Prothetik. Unterstützende Arbeit in der Molekularbiologie leistet die Bioinformatik bei der Aufnahme und Verwaltung von Nukleotid– und Aminosäuresequenzen in Datenbanken. Der rasante Fortschritt bei der Sequenzierung ganzer Genome führt zu explosionsartig ansteigender Datenfülle und damit zu stetig wachsenden bioinformatischen Anwendungsmöglichkeiten, die ihrerseits notwendig sind, um diese Datenfülle zu bewältigen. Die Genomprojekte erbrachten bislang die vollständige Sequenz der Genome von Species aus allen drei Überreichen: Eubakterien: Haemophilus influenza [17], Mycoplasma genitalium [18], Synechocystis sp [29]. u.a. Archaebakterien: Methanococcus jannaschii [16] u.a. Eukaryonten: Saccharomyces cerevisiae u.a. Ende 1998 soll auch die Sequenzierung des Nemathelminten (Rundwurm) Caenorhabditis elegans und den Menschen abgeschlossen sein................ Im Rahmen dieser Diplomarbeit sollte ein Programm entwickelt werden, das die intrinsischen Eigenschaften eines Proteins vorhersagt. Es soll die Ausgabe der Ergebnisse von drei Programmen (Coils2, TopPred2 und SignalP) analysieren und interpretieren, eine Prognose über die Präsenz von Coiled Coils, Transmembranregionen und Signalpeptiden erstellen und die betroffenen Bereiche der Aminosäuresequenz angeben. Die Nutzung dieses Hilfsmittels ist über das World-Wide-Web möglich. In einem weiteren Teil soll die Funktion von Proteinen, deren funktionelle Eigenschaften unbekannt sind, über Homologiesuchen und Deutung der Ähnlichkeiten zu Proteinen mit bekannter Funktion aufgeklärt und beschrieben werden. Es handelt sich hierbei um Proteine, die aufgrund von Sequenzähnlichkeit in 58 Familien, sogenannten UPFs (uncharacterized protein families), zusammengefaßt sind.
