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Die schulische Bildung befindet sich in einem rasanten Wandel, denn Inklusion und Digitalisierung als gesamtgesellschaftlich anerkannte neue Rahmenbedingungen erfordern von den Lehrkräften Basis-kompetenzen in der Realisierung der inklusiven, digitalen Welt in der Schule (Meier, Kremser, Finger, & Huwer, 2020). Für den Chemieunterricht besteht die Herausforderung, die Strategie der Kultusministerkonferenz KMK (2016) zur „Bildung in der digitalen Welt“, deren cha-rakteristisches Merkmal die Verbindung der Inklusion – die Teilhabe Aller an Zugängen zur Bil-dung – und der Digitalisierung, integrativ zu verwirklichen. Dennoch lassen sich für den internati-onalen wie auch für den deutschsprachigen Raum kaum geeignete Modelle als Instrumente zur Planung von inklusivem Unterricht unter Einbindung digitaler Medien finden. Die Paradigmen-wechsel für den Unterricht von exklusiv zu inklusiv und analog zu digital werden meist isoliert be-trachtet und selten in ihrer Gesamtheit bedacht, aber nur in der synthetischen Betrachtung die-ser Aspekte kann der Inklusionsprozess optimiert werden (Muuß-Merholz, 2020). Naturwissen-schaftliche Erkenntnisgewinnung durch Problemlösen bietet aber eine Möglichkeit, verschiedene Anforderungen eines inklusiven Chemieunterrichts zu berücksichtigen, wobei das Promotions-projekt ausdrücklich auf dem weiter zu fassenden Begriff der Inklusion beruht. Die vorliegende Arbeit widmet sich demzufolge der Entwicklung und Validierung eines Modells für den inklusiven Chemieunterricht (MiC) und darauf aufbauend dem Transfer des Modells in eine praxisnahe, in-klusive Lernumgebung unter Verwendung eines interaktiven Lernbuches. Anhand des erfolgrei-chen Transfers des MiC-Ansatzes in eine inklusive, analog-digitale Lernumgebung konnte gezeigt werden, dass die drei Schritte des MiC-Ansatzes handhabbar und praktisch umsetzbar sind. Zu-gleich konnte die Eignung und das Potenzial des Multitouch-Learning-Books für den inklusiven Chemieunterricht nachgewiesen werden. / School education is undergoing rapid change, because inclusion and digitalisation as new frame-work conditions recognised by society as a whole require basic competences from teachers in the realisation of the inclusive, digital world in school (Meier, Kremser, Finger & Huwer, 2020). For chemistry teaching, the challenge is to realise the strategy of the KMK Conference of Ministers of Culture (2016) on "Education in the Digital World", whose characteristic feature is the connection of inclusion - the participation of all in access to education - and digitalisation in an integrative way. Nevertheless, hardly any suitable models can be found for the international as well as for the German-speaking area as instruments for planning inclusive lessons with the integration of digital media. The paradigm shifts for teaching from exclusive to inclusive and analogue to digital are usually considered in isolation and rarely considered in their entirety, but only in the synthetic consideration of these aspects can the inclusion process be optimised (Muuß-Merholz, 2020). However, scientific knowledge acquisition through problem solving offers a possibility to consider different requirements of an inclusive chemistry education, whereby the PhD project is explicitly based on the broader concept of inclusion. Accordingly, this thesis is dedicated to the develop-ment and validation of a model for inclusive chemistry teaching (MiC) and, building on this, the transfer of the model into a practical, inclusive learning environment using an interactive learning book. The successful transfer of the MiC approach into an inclusive, analogue-digital learning en-vironment showed that the three steps of the MiC approach are manageable and can be imple-mented in practice. At the same time, the suitability and potential of the multitouch learning book for inclusive chemistry teaching was demonstrated.

Die Wechselwirkung von Wasser und CO2 mit Oxidoberflächen ist vor allem ein bedeutsames Thema für Umweltnaturwissenschaftler. Der Gebrauch von Wasser als Wasserstoff-Ressource für die Reduktion/Hydrierung von CO2 würde zu einer Reduktion der CO2-Emmissionen in der Atmosphäre führen. Trotz einiger Fortschritte in diesem Bereich sind weitere grundlegende Studien notwendig, um die Wechselwirkung von Wasser und CO2 mit Metalloxidoberflächen zu verstehen und darauf aufbauend eine rationale Gestaltung Katalyse-Prozesse zu ermöglichen. Die vorliegende Arbeit präsentiert grundlegende Studien der Adsorption von Wasser und CO2 auf wohldefinierten Fe3O4(111) Filmen, welche auf einem Pt(111) Einkristall aufgewachsen wurden. Die Oberfläche wurde zuerst durch Adsorption von CO als Sondenmolekül gestützt. Es zeigt sich, dass die Magnetitoberfläche aus einer 1/4-Monoschicht tetraedrisch angeordneter Fe3+-Ionen auf einer dicht gepackten Sauerstoffschicht besteht. Auf dieser gut charakterisierten Oberfläche wurde die Wechselwirkung mit Wasser und CO2 sodann detailliert untersucht. Kombinierte IRAS- und TPD-Daten deckten auf, dass Wasser leicht an der Oberfläche dissoziiert und unter Einbeziehung von Sauerstoffatomen aus dem Wasser selbst bzw. von der Oxidoberfläche zwei Hydroxylspezies bildet. Diese Spezies fungieren als Anker für die molekulare Wasseradsorption, die schließlich zu einer geordneten Struktur führt. DFT-Rechnungen rationalisieren diese Ergebnisse im Rahmen einer kooperativen Bildung des Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerkes. Die Magnetitoberfläche scheint hingegen eher träge gegenüber der CO2-Chemisorption zu sein. Bei niedrigen Temperaturen kann die Bildung schwacher chemisorbierter Spezies als durch Oberflächendefekte bedingt interpretiert werden. In jedem Fall spielt bei höheren Temperaturen das Vorhandensein von Wasser auf der regulären Oberfläche eine entscheidende Rolle in der CO2-Aktivierung und fördert die Bildung von Bikarbonat-Spezies. / The interaction of water and CO2 with oxide surfaces is nowadays a hot topic especially for environmental scientists. The use of water as hydrogen for CO2 reduction/hydrogenation would be the most ideal process, which would contribute to reduce CO2 emission into the atmosphere and minimize the dependence of society on fossil fuels. Despite certain advances in this field, further fundamental studies need to be addressed to understand the interaction of water and CO2 with metal-oxide surfaces for a rational design of heterogeneous catalytic processes. This work presents a fundamental study of the adsorption of water and CO2 on well-defined Fe3O4(111) films grown on Pt(111) single crystal. To understand the adsorption properties of the iron oxide film, the surface has been characterized using CO as probe molecule. The characterization showed that the magnetite surface is terminated by a 1/4 monolayer of tetrahedrally coordinated Fe3+ ions on top of a close-packed oxygen layer. On this well characterized surface, the interaction with water and CO2 has been investigated in detail. Combined IRAS and TPD data revealed that water readily dissociates on the surface, forming two hydroxyl species, OwH and OsH, involving oxygen atoms from the water (w) itself and from the oxide surface (s), respectively. At increasing coverage, these species act as anchors for molecular water adsorption ultimately giving rise to a long-range ordered architecture. DFT calculations rationalized these data in the framework of cooperative formation of the hydrogen bonding network. Moreover, Fe3O4(111) seems to be rather inert towards CO2 chemisorption at low temperatures, and the formation of weak chemisorbed species may be interpreted as driven by surface imperfections. At higher temperatures, the presence of water on the regular surface (induced and/or just as residual gas adsorption) plays a critical role in the CO2 activation, promoting the formation of bicarbonate-like species.

Arylsubstituierte Cycloheptatriene unterscheiden sich in ihrer Lichtabsorption, Molekülgeometrie und Elektronen- Donatorstärke gravierend von den korrespondierenden Aryltropyliumionen. Die Änderung der elektronischen Eigenschaften bei der Umwandlung der Arylcycloheptatrien- in die Aryltropyliumspezies ist daher potentiell nutzbar, um nichtkovalente Bindungskräfte in supramolekularen Einheiten mit Cycloheptatrienbausteinen zu beeinflussen. Licht stellt als ein energetisch und mit hoher örtlicher Auflösung selektiv anwendbares Reagenz ein besonders interessantes Werkzeug für die Verwirklichung solcher Schaltprozesse dar. Dies setzt jedoch Kenntnisse über photochemische Methoden der Erzeugung und Reduktion von Aryltropyliumionen und Einblicke in die Reaktionsmechanismen voraus. Die lichtinduzierte Generierung von stabilen Aryltropyliumionen wurde auf verschiedenen Wegen unter Nutzu ng zweier Klassen von Cycloheptatrienderivaten, der Arylcycloheptatriene und der Arylbicycloheptatriene, erreicht. Detaillierte Studien des Redoxverhaltens der Modellverbindungen wurden mit Hilfe von Stationärphotolysen, elektrochemischen Untersuchungen sowie durch Detektion von Intermediaten mittels ESR- und zeitaufgelöster Absorptionsspektroskopie angefertigt. Demnach erfordert die unter formalem Hydridtransfer verlaufende Photooxidation der Arylcycloheptatriene zu den korrespondierenden Aryltropyliumionen den Ablauf einer Sequenz aus photoinduziertem Elektronentransfer (PET), Deprotonierung der Cycloheptatrienradikalkationen und Grund zustandsoxidation der resultierenden Cycloheptatrienylradikale. Während die Energiebilanz des PET selbst in Gegenwart schwacher Elektronenakzeptoren stark negativ ist, bestimmt die Natur der Arylsubstituenten den weiteren Reaktionsverlauf. Entscheidend ist einerseits, daß die Deprotonierung der Arylcycloheptatrienradikalkationen mit dem thermodynamisch begünstigten Rückelektronentransfer (BET) konkurrieren kann und andererseits, daß die durch Deprotonierung gebildeten Arylcycloheptatrienylradikale im Grundzustand durch den verwendeten Akzeptor oxidiert werden. Eine hinsichtlich der Produkt- und Quantenausbeuten sehr effiziente Methode stellt die sensibilisierte Photooxidation in Gegenwart sehr starker Grundzustandselektronenakzeptoren, wie etwa Triplettsauerstoff oder Benzochinon, dar. Die Aktivierung der Arylbicycloheptatriene kann via PET oder durch photochemische Homolyse der zentralen C-C-Bindung erfolgen. Die im ersten Fall gebildeten Bicycloheptatrienradikalkationen fragmentieren mit hoher Geschwindigkeit unter Bildung eines Tropyliumions und eines Cycloheptatrienylradikals. Unabhängig von der Art der Photoreaktion stellt somit die Grundzustandsoxidation der Cycloheptatrienylradikale den Schlüsselschritt auf dem Wege der Generierung der Aryltropyliumionen dar. Mit Hilfe starker Akzeptoren, z.B. N-Methyl-acridiniumperchlorat oder weniger stabilisierten Tropyliumionen, lassen sich die Arylbicycloheptatriene oxidieren. Die Photoreduktion der Aryltropyliumionen ist in Gegenwart von Hydrid- und Zweielektronendonatoren möglich. Entgegen den Erwartungen werden auch in Gegenwart der Hydriddonatoren die Arylbicycloheptatriene erhalten. Als Grund hierfür kann das Ausbleiben der Protonierung der intermediär gebildeten Arylcycloheptatrienylradikale angesehen werden. Prinzipiell ist daher ein photochemisches Schalten zwischen den Redoxpartnern Aryltropyliumion und Arylbicycloheptatrien möglich. Ein Beispiel hierfür stellt das System N- Methyl- acridiniumion/Bis(4-Dimethylamino-phenyl) bicycloheptatrien bzw. 4-Dimethylamino- phenyltropyliumion/ 10,10'-Dimethyl-9,9'- tetrahydrobiacridinyl dar. Die Richtung der photochemisch induzierten Redoxreaktion (Oxidation des Arylbicycloheptatriens bzw. Reduktion des Tropyliumsalzes) wird hierbei bestimmt durch die Konzentrationsverhältnisse der Reaktanden. Aufgrund dieser Ergebnisse stellt die vorliegende Arbeit eine Basis für künftige Untersuchungen von lichtinduzierten Schaltprozessen in supramolekularen Aggregaten dar. / Compared with their corresponding tropylium ions, arylsubstituted cycloheptatrienes possess quite different behaviour in light absorption, shape and electronic donor strength. Therefore, those redox couples are useful candidates for influencing non-covalent bonding within supramolecular units, containing cycloheptatriene building blocks. The tool light was chosen due to its characteristics such as high energetic selectivity and even high optical resolution, to reach this goal. The planned light driven switching requires new photochemical methods of generation and reduction of the aryltropylium ions as well as insight in their mechanistic details. The photochemical formation of stable aryltropylium ions has been reached on different pathways using two classes of cycloheptatriene derivativs, the arylcycloheptatrienes and the arylbitropyls, respectively. The redox behaviour of the model compounds was subject of detailed studies by means of stationary photolysis and electrochemical measurements. The EPR and the time resolved absorption spectroscopy have been utilized to get further information about the electronic structure and reactivity of short-living species involved in the phototransformation. Accordingly, the photooxidation of arylcycloheptatrienes is possible in a sequence consisting of photoinduced electron transfer (PET), followed by deprotonation of the cycloheptatriene radical cations and subsequent oxidation of the resulting cycloheptatriene type radicals in the ground state (overall hydride transfer). Due to the fast PET, even in the presence of weak electron acceptors, the success of the reaction course depends on the nature of the aryl substituents. On one hand, the deprotonation step has to compete with the energetically favoured back electron transfer (BET). On the other hand, the used acceptors must be able to oxidize the cycloheptatrienyl type radicals. With regard to chemical and quantum yields, t he most efficient procedure is the sensitized photooxidation in the presence of strong ground state oxidants, such as dioxygen or benzoquinone. The photochemical activation of the arylbitropyls is either possible via PET or by homolytic cleavage of the central C-C-bond (direct excitation). The bitropyl radical cations resulting from the PET are subjected to a fast fragmentation process yielding tropylium ions and cycloheptatriene type radicals.Therefore, the ground state oxidation of the latter is the key-step in the photooxidation of arylbitropyls. Acco rdingly, strong acceptors such as acridinium ions or even weaker stabilized tropylium ions are capable to transform the bitropyls into tropylium ions. The photoreduction of the aryl tropylium ions can be achieved by using hydride or two electron donors. It is noteworthy that the arylbitropyls are the photo-products even in the presence of hydride donors. Evidently, this effect is caused by the impossible proton transfer between the donor radical cations and the cycloheptatriene type radicals. Therefore, the light induced switching is possible in the redox couple arylbitropyl and aryl tropylium ion. The system N-methylacridinium ion /bis (4-dimethylaminophenyl)bitropyl and 10,10'-dimethyl-9,9'-tetrahydrobiacridinyl / 4-dimethylaminophenyl tropylium ion should be announced in this context. Hereby, the direction of this photoinduced redox reaction (oxidation of the bitropyl or reduction of the tropylium ion) depends on the concentrations of the reactands. The present work should be understand as a basis for future research dealing with light driven molecular machines.

Bdellovibrionaceae sind außergewöhnliche Bakterien, da sie als die kleinsten bekannten räuberischen Organismen gelten. Seit ihrer Entdeckung in Bodenproben im Jahr 1962 durch Stolp und Starr konnte eine weite Verbreitung in der Natur nachgewiesen werden. Besonderes Interesse erlangten Bdellovibrionaceae durch ihre Fähigkeit bakterielle Erreger wie Escherichia coli, Salmonella und Yersinia zu attackieren. Der bestuntersuchte Vertreter der Familie Bdellovibrionaceae ist Bdellovibrio bacteriovorus. Er durchläuft einen komplexen Lebenszyklus, der nur partiell verstanden ist. In der Attack-Phase werden durch einen noch nicht aufgeklärten Mechanismus potentielle Beutebakterien erkannt und der interzelluläre Kontakt hergestellt. Nachdem eine Pore in der Zellwand der ausschließlich Gram-negativen Beutebakterien erzeugt wurde, dringt B. bacteriovorus in den periplasmatischen Raum ein. Nach etwa 30 Minuten ist der Invasionsprozess abgeschlossen und man kann die Ausbildung sphärischer Bdelloblasten beobachten. Im Beutebakterium verdaut B. bacteriovorus makromolekulare Bestandteile des Wirtes und wächst zu einem langen spiralförmigen Stäbchen aus. Es setzt schließlich die Zellteilung ein bei der 5 bis 30 Tochterzellen in Abhängigkeit zur Größe des Beutebakteriums freiwerden. Mit der Reproduktion ist der parasitäre Lebenszyklus nach etwa 3 Stunden beendet. Die komplexe Regulation der Expression von Proteinen konnte für die einzelnen Wachstumsphasen durch ein- sowie zweidimensionale Gelelektrophorese nachgewiesen werden. In der Vergangenheit haben verschiedene Studien die Komplexität der Wechselwirkung mit den Beutebakterien belegt. Hierbei wurde, neben dem offensichtlichen Abbau makromolekularer Bestandteile der Beutebakterien, ein Recycling und Einbau von Membranbestandteilen wie Lipopolysacchariden (LPS) und Outer Membrane Proteine (OmP) in das Membransystem von B. bacteriovorus diskutiert. Die biologische Interpretation dieses Phänomens ist eine erhöhte Effizienz in der Reproduktion von B. bacteriovorus wenn es Bestandteile des Wirtsbakteriums wiederverwertet im Gegensatz zur Eigensynthese. Trotz der morphologischen Ähnlichkeit und des ungewöhnlichen Lebensstils wurde festgestellt, dass die Familie der Bdellovibrionaceae phylogenetisch sehr heterogen ist. Es werden zur Zeit zwei Gattungen unterschieden Bdellovibrio und Bacteriovorax. Aufgrund von 16S rRNA Untersuchungen konnten auch innerhalb der Gattungen eine Vielzahl von phylogenetisch distinkten Arten nachgewiesen werden. In der Literatur wird eine regulierende Wirkung auf pathogene Gram-negative Bakterien für aquatische Systeme durch Bdellovibrionaceae beschrieben. Weiterhin konnten sie bei verschiedenen Nutztieren im Verdauungstrakt mikrobiologisch nachgewiesen werden. Ein positiver Einfluss auf die Gesundheit der Tiere wurde bei Vorkommen von B. bacteriovorus festgestellt. Für eine Charakterisierung von Umweltisolaten werden in der vorliegenden Arbeit genetische Methoden vorgestellt. Hierfür wurden Hybridisierungsmethoden und PCR-methoden entwickelt, die es ermöglichen aus der Umwelt isolierte Bdellovibrionaceae phylogenetisch einzuordnen. Es konnte gezeigt werden, das sowohl B. bacteriovorus als auch Bacteriovorax stolpii im Verdauungstrakt von Nutztieren vorkommen. Es ist weiterhin gelungen eine PCR-methode für Kotproben zu entwickeln, die einen direkten Nachweis ermöglicht ohne mikrobiologische Anzucht. B. bacteriovorus ist ein Gram-negatives Bakterium, allein dieser Sachverhalt spiegelt die Schwierigkeit wider, wenn der enzymattische Abbau von Zellwandbestandteilen der Beutebakterien Ziel der Untersuchung ist, da auch die Beutebakterien Gram-negativ sind. Es ergibt sich aufgrund eines ähnlichen Zellwandaufbaus ein immenses analytisches Problem die makromolekularen Bestandteile von Wirtsbakterium und Jäger zu trennen. Um dem Lebensstil angepasst Modifikationen von B. bacteriovorus zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit LPS, charakteristischer Bestandteil der Äußeren Membran, von Wildtypstamm B. bacteriovorus HD100 und seiner wirtsunabhängigen Mutante HI100 isoliert und das Lipid A strukturell aufgeklärt. Die Isolation gelang durch die Ausnutzung unterschiedlicher Fällungseigenschaften des LPS von B. bacteriovorus HD100 gegenüber des E. coli K-12 LPS aus dem Extraktionsmittel. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, das B. bacteriovorus S-Form LPS besitzt. Die außergewöhnliche Struktur des Lipid A von B. bacteriovorus wurde im Detail mit massenspektrometrischen Methoden, ein- und zweidimensionalen NMR Methoden sowie mikrochemischer Methoden in Kombination mit der GC/MS charakterisiert. Der Fettsäureanker besteht aus a-D-ManpII-(1(R)4)-ß-D-GlcpN3NII-(1(R)6)-ß-D-GlcpN3NI-(1(R)1)-a-D-ManpI. Dies stellt eine neuartige Struktur dar, da an allen bisher bekannten Lipid A´s sich Brönstedtsäuren am hydrophilen Fettsäureanker befinden, die in physiologischer Lösung durch Protonenabgabe negative Ladungen tragen. Im Lipid A von B. bacteriovorus sind diese Substituenten durch den Neutralzucker Mannose ersetzt. Weiterhin wurden als Fettsäuren nur 3-Hydroxyfettsäuren nachgewiesen, wobei sich auf die 6 gebunden Fettsäuren etwa 1,5 Doppelbindungen verteilen. Dieses Lipid A zeigt eine wesentlich reduzierte endotoxische Aktivität im Vergleich zu E. coli Lipid A und weist als biophysikalische Besonderheit eine erhöhte Fluidität über einen weiten Temperaturbereich auf. Die vorgestellte 16S rRNA Analyse und die Strukturanalyse des Lipid A von B. bacteriovorus belegen seine besondere Stellung in der Welt der Bakterien. / Bdellovibrionaceae are extraordinary bacteria known as the smallest predatory organism so far. Since their discovery in soil samples by Stolp and Starr 1963 they have been detected in a wide range of other natural habitats. Bdellovibrionaceae became the focus of attention concerning their ability to attack pathogens like Escherichia coli, Salmonella and Yersinia. For Bdellovibrio bacteriovorus the most detailed studies are available. The up to now only partially understood lifecycle consists of several complex phases. In the attack phase B. bacteriovorus is motile possessing flagella and the preys are recognized by an unknown mechanism. After attachment on the cell wall within 15 to 30 minutes a pore is formed which is used as entrance to the periplasmatic space of the Gram-negative prey bacteria. The completion of the invasion process can be observed by the change of the prey s shape to spherical bdelloblasts. Inside of the prey B. bacteriovorus degrades macromolecular compounds and transforms into a long spirally shaped rod. At the end of the lifecycle the rod divides yielding 5 up to 30 daughter cells depending on the size of the prey bacteria. This reproduction phase is completed within 3 hours. The complex regulation of expression of a certain number of proteins was observed by one and two dimensional gelelectrophoresis. The complexity of the interaction between predator and prey were examined in several studies. Besides the obvious degradation of macromolecular compounds of the prey, reutilising of lipopolysaccharides (LPS) and Outer Membrane Proteins (OmP) into the membrane system of B. bacteriovorus was discussed. The biological interpretation of such behaviour was that it is more efficient for reproduction to recycle components of the prey than to perform de novo synthesis. Unexpectedly, despite the unique predatory lifecycle and common morphological features, Bdellovibrionaceae show a great phylogenetical diversity based on 16S rRNA analyses. Bdellovibrionaceae are divided into the three species Bdellovibrio bacteriovorus, Bacteriovorax stolpii, Bacteriovorax starrii and some strains yet to be assigned. In two studies Bdellovibrionaceae were found as part of regulation processes for decreasing the number of pathogenic Gram-negative bacteria in aquatic systems. Furthermore, B. bacteriovorus were found in the intestinal tract of several domestic animals showing a positive influence on the state of health. For the phylogenetic characterization of environmental isolates techniques were developed based on hybridisation methods and the PCR. In this work we detected B. bacteriovorus and B. stolpii strains in the gut of animals. Furthermore, a PCR method for direct detection of Bdellovibrionaceae in fecal samples was developed. B. bacteriovorus are Gram-negative bacteria. This fact complicates the study of the degradation of the prey s cell wall as it possesses the architecture of Gram-negative bacteria also. Furthermore, the search for important modifications of the cell wall of B. bacteriovorus concerning the predatory lifestyle becomes an analytical problem. In this study we isolated LPS of the wild type strain B. bacteriovorus HD100 and its host independent mutant strain HI100. For the isolation of pure B. bacteriovorus HD100 S-form LPS we took advantage of different precipitation properties in the extraction solvent of E. coli K-12 LPS and the predator s LPS. The structure of the lipid A was examined in detail by mass spectrometric methods, one- and two-dimensional NMR and chemical analytical techniques. The novel structure consists of backbone built of a-D-ManpII-(1(R)4)-ß-D-GlcpN3NII-(1(R)6)-ß-D-GlcpN3NI-(1(R)1)-a-D-ManpI. This is the first known natural lipid A without negatively charged substituents in physiological solution. The lipid A of B. bacteriovorus carries the neutral sugar mannose instead of Brönstedt acids. Furthermore, the lipid A exclusively consists of 3-hydroxy fatty acids with approximately 1.5 double bounds distributed on six bounded fatty acids. This lipid A shows a significant decreased endotoxic activity in comparison to E. coli lipid A and revealed increased fluidity over broad temperature range as further remarkable biophysical property. The 16S rRNA analysis and the structural analysis of the lipid A of B. bacteriovorus document the unique position in the world of bacteria.

Das SurA-Protein ist ein wichtiger Bestandteil der periplasmatischen Faltungsmaschinerie aus Escherichia coli. Trotz zahlreicher Erkenntnisse sind die Mechanismen der Substraterkennung und -bindung noch nicht abschließend geklärt. Das SurA-Protein ist aus einem Chaperonmodul und zwei PPIase-Domänen aufgebaut. Die Bindestelle eines artifiziellen Peptides wurde zu Beginn der Arbeit in der PPIase-inaktiven Parvulin-Domäne I publiziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob auch biologisch relevante, natürliche Peptide an dieser Bindestelle interagieren und ob es noch weitere Substratbindestellen innerhalb von SurA gibt. In ESR-spektroskopischen Versuchen wurde die Interaktion der isolierten Parvulin-Domäne I von SurA mit Peptiden aus einer LamB-Peptid-Bibliothek, sowie mit dem artifiziellen Peptid analysiert. Die Bindung des artifiziellen Peptides und eines Peptides aus der LamB-Peptid-Bibliothek an die isolierte Parvulin-Domäne I konnte nachgewiesen werden. Für weitere an SurA-bindende Peptide konnte an dieser Position keine Interaktion nachgewiesen werden. Mittels des genetischen Indikatorsystems ToxR wurden gezielt Kontaktpunkte zwischen dimerisierten SurA-Untereinheiten bzw. zwischen SurA und Peptid unterbunden, um deren Einfluss auf die wechselseitige Interaktion zu untersuchen. Hierbei wurden einzelne Positionen in isolierten SurA-Domänen identifiziert, die an einer Interaktion beteiligt sind. Die Mutation dieser Interaktionsstellen führten zu keinem signifikanten Verlust der in vivo-Funktion, welche mittels der Fähigkeit der SurA-Varianten zur Komplementation des synthetisch letalen Phänotypen einer surA skp-Doppelmutante untersucht wurde. Die Grundlagen für die Methodik der photoaktivierbaren, ortsspezifischen Quervernetzung von OMP-Polypeptiden an SurA- bzw. SurAI-Proteine wurden etabliert. / The SurA protein is an important part of the periplasmic folding machinery in Escherichia coli. Despite numerous findings are the mechanisms of substrate recognition and folding not yet completely resolved. The SurA protein consists of a chaperone module and two parvulin domains. In the beginning of this work a peptide binding site was published which was located in the PPIase inactive parvulin domain I. It was investigated in this thesis whether biological relevant, natural peptides would also bind with this binding site and if additional substrate binding sites exist within the SurA protein. In ESR-spectroscopy experiments both the interaction of the isolated parvulin domain I of SurA with peptides of a LamB peptide library and with the artificial peptide were examined. Binding of the artificial peptide and one peptide of the LamB peptide library to the isolated parvulin domain I could be detected. For the remaining tested peptides, which are confirmed to be SurA binders, no interaction could be verified at this position. By use of the genetic indicator system ToxR the contact points between dimerized SurA subunits respectively between SurA and peptide were prevented site-specifically to examine their influence on the mutual interaction. Here single positions in isolated SurA-domains were identified, which are part of an interaction. The mutation of these interaction sites lead to no significant loss of the in vivo function, which was analyzed by the capability of the SurA variants to complement the synthetic lethal phenotype of a surA skp double mutant. The fundamentals for the method of photoactivated site-specific crosslinking of OMP polypeptides to SurA respectively SurAI were established.