The homogeneity of crops used for human nutrition is the reason why diets often do not meet the requirements for a nutritionally balanced food and can cause health problems. Because of that, more studies should be carried out in order to clarify nutritional aspects of underutilized crops or varieties and encourage their consumption. Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), for example, contains several compounds whose functional properties can improve nutritional quality of human diet. Thus, the content of selected compounds - vitamins and antioxidants - was determined in seeds of several quinoa varieties and compared with selected varieties of barley and wheat. Target analytes - vitamin E isomers, vitamin B1 (thiamine), vitamin B2 (riboflavin) and vitamin B6 (pyridoxine) were determined by HPLC with fluorescence detection. The activity of the antioxidant enzyme superoxide dismutase (SOD) was determined using a commercial set based on the inhibition of the reaction of colour complex formation. Grain characteristics were obtained using imaging techniques. The content of target analytes was evaluated in the seeds of six quinoa genotypes grown in two different localities in the Czech Republic (Žabčice and Olomouc). At the same time, the ability of these varieties to adapt for growing conditions was assessed. The quinoa genotypes revealed a wide range of the content of monitored substances, depending on environmental conditions. Small-scale experiments with the "Titicaca" variety carried out in the Czech Republic enabled the specification of several recommendations for quinoa breeding described in this paper. The results unambiguously demonstrated the potential of quinoa use for overall improvement of human diet quality and further confirmed the effect of different genotypes and growth conditions on the content of functional substances in quinoa, as well as the assumptions of adaptation possibilities of some of its varieties to mild climatic conditions.

Seit Anfang der Siebzigerjahre werden weltweit in Rinderbetrieben in vielfältigen Variationen und Anwendungen Stoffwechseluntersuchungen durchgeführt. Das Hauptaugenmerk lag dabei stets auf Seiten der Energie- und Mineralstoffversorgung. Die Superoxid-Dismutase (SOD) fand hier bislang keine Berücksichtigung. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die SOD-Aktivität in Stoffwechsel-untersuchungen bei klinisch gesunden Kühen mit ein zu beziehen sowie den Einfluss von Laktation und Jahreszeit zu prüfen. Versuchsanordnung: Insgesamt wurden bei 125 SB/HF-Kühen (7990 kg fettkorregierte Milch/Jahr) folgende drei Gruppen analysiert: Gruppe 1: Im Verlauf eines Jahres wurden im Abstand von 6 Wochen jeweils 10 gesunde Kühe, die sich alle 1-2 Wochen post partum (pp) befanden, untersucht. Zusätzlich wurden die Stall- und die Außentemperaturen berücksichtigt. Gruppe 2: Zur Kontrolle des Laktationsverlaufes wurden 10 Kühe zum Zeitpunkt 4-5 Wochen ante partum (ap), 1 Woche ap, 1-2 Wochen pp, 4 Wochen pp und 8-12 Wochen pp untersucht. Gruppe 3: Um jahreszeitlich bedingte Schwankungen des Stoffwechsels und der SOD-Aktivität in Gruppe 2 auszuschließen, wurden an einem Entnahmetag jeweils sieben verschiedene Kühe zum Zeitpunkt 4-5 Wochen ap, 1 Woche ap, 1-2 Wochen pp, 4 Wochen pp, und 8-12 Wochen pp geprüft. Die Tiere aller drei Gruppen wurden nach der klinischen Untersuchung hämatologisch sowie klinisch-chemisch (SOD, β-Hydroxybutyrat (BHB), Glucose, Cholesterol, Bilirubin, Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Aspartat-aminotransferase (ASAT), Creatinkinase (CK), Protein, Albumin, Harnstoff, Calcium, anorganisches Phosphat, Magnesium, Natrium, Kalium, Chlorid, Eisen) getestet. Auch die Fütterung fand durch Anfertigung einer Rationsberechnung Berücksichtigung. Ergebnisse: Die Ergebnisse der Stoffwechseluntersuchungen und der SOD-Aktivität im Jahresverlauf (Gruppe 1) deuten auf eine verminderte Futteraufnahme in den Sommermonaten infolge Hitzestresses hin. Vor allem ein Absinken der Harnstoff-, Glucose- (positive Korrelation zur SOD-Aktivität), Phosphat- (positive Korrelation zur SOD-Aktivität) und Cholesterolkonzentrationen bei gleichzeitig ansteigenden BHB- (negative Korrelation zur SOD-Aktivität) und Bilirubinkonzentrationen weisen auf eine negative Energiebilanz in diesen Monaten hin. Die Calcium- und Magnesiumkonzentrationen liegen bei allen Tieren im unteren Referenzbereich. Die SOD-Aktivität klinisch gesunder Kühe im Jahresverlauf beträgt 501 bis 978 U/ml Erythrozytenlysat (Interzentilbereich). In Gruppen 2 und Gruppe 3 sind ebenfalls deutliche Schwankungen der Stoffwechselparameter Protein, Harnstoff, Bilirubin, Glucose, BHB und Cholesterol zu beobachten, wobei die stärksten Schwankungen im Zeitraum 1 Woche ap bis 4 Wochen pp vorhanden sind. Auch dies ist durch die reduzierte Futteraufnahme peripartal sowie steigende Futteraufnahme in der Frühlaktation zu erklären. Die SOD-Aktivität der Kühe aus Gruppe 2 zeigt die entsprechenden Schwankungen mit niedrigen Aktivitäten 4-5 Wochen ap bis 1-2 Wochen pp und einen deutlichen Anstieg bis 4 Wochen pp. Die Calcium- und Magnesiumkonzentrationen befinden sich auch in dieser Gruppe im unteren Referenzbereich. In der Gruppe 3 fällt bei den Kühen 4 Wochen pp eine deutliche Stoffwechselbelastung mit erhöhten Bilirubin- und BHB-Konzentrationen sowie ASAT- und GLDH-Aktivitäten auf. In dieser Gruppe sind die Calcium- und Magnesiumkonzentrationen physiologisch. Die SOD-Aktivitäten differieren nur gering mit einer tendenziell höheren Aktivität 4 Wochen pp. Insgesamt fallen im Vergleich zu Gruppe 1 und 2 deutlich höhere SOD-Aktivitäten zwischen 835 und 1758 U/ml Erythrozytenlysat (Interzentilbereich) auf, welche mit den höheren Calcium- und Magnesiumkonzentrationen in Beziehung stehen können. Schlussfolgerungen: Schwankungen von Stoffwechselparametern im Jahres- und Laktationsverlauf betreffen vor allem fütterungsabhängige Parameter. Die SOD-Aktivität verhält sich entsprechend dieser fütterungsabhängigen Parameter mit niedrigerer Aktivität bei längeren Belastungsphasen sowie im geburtsnahen Zeitraum. Statistisch gesicherte Korrelationen ergaben sich mit folgenden fütterungs-abhängigen Parametern: im Jahresverlauf mit BHB, Glucose und anorganischem Phosphat, im Laktationsverlauf in Gruppe 2 mit BHB, Cholesterol, Protein, Glucose, Magnesium und Milchharnstoff und in Gruppe 3 zu BHB und Magnesium. Die Analyse der SOD-Aktivität bereichert die Informationen bei Stoffwechselkontrollen sinnvoll.

Die Labmagenverlagerung (LMV) hat bei Rindern weltweit an Bedeutung gewonnen. Trotz effektiver Techniken der Labmagenreposition ist der Erfolg zum Teil, besonders bei rechtssei-tiger LMV, unbefriedigend. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, den antioxidativen Status von Kühen mit LMV anhand der Aktivitäten der Superoxid-Dismutase (SOD) und der Glutathionperoxidase (GPX) als potentiellen therapeutischen Ansatz zu analysieren und Be-ziehungen zu Stoffwechselparametern einschließlich Creatinkinase (CK) und ASAT zu prü-fen. Als Voraussetzung waren Orientierungswerte für die SOD-Aktivität gesunder Kühe zu bestimmen. Weiterhin wurde geprüft, ob bei Kühen ein diagnostisch nutzbarer Zusammen-hang zwischen den Aktivitäten der CK und ASAT zum Uterusbefund besteht. Versuchsanordnung: Zur Ermittlung der SOD-Aktivitäten im Serum gesunder Kühe wurden diese bei 10 Kühen eine sowie bei 12 Kühen vier Wochen post partum (Wpp) gemessen. 87 Kühe mit LMV wurden bei Einlieferung in die Medizinische Tierklinik klinisch, hämatolo-gisch sowie klinisch-chemisch (Aktivitäten der SOD im Erythrozytenlysat, der GPX im Voll-blut, der CK und der ASAT, BHB-, Bilirubin-, FFS-, Cholesterol-, Gesamteiweiß-, Glucose-, Albumin-, Harnstoff-, Calcium-Konzentrationen, Anti-Lipid-A-AK-Titer im Serum) unter-sucht. An 10 Schlachtkühen wurden die Aktivitäten der CK, ASAT und GLDH im Serum und im Uterusgewebe sowie der pathologisch-anatomische Uterusbefund analysiert. Weiterhin wurde bei sechs gesunden, güsten, nicht laktierenden Kühen die Wirkung von intrauterin ver-abreichtem Uterofertil® in therapeutischer Konzentration auf die CK-, ASAT- und GLDH-Aktivitäten sowie auf die Bilirubin-Konzentration im Serum geprüft und mit der von 0,9%iger NaCl-Lösung bei vier Kühen verglichen. Ergebnisse: Die SOD-Aktivitäten im Erythrozytenlysat (EL) gesunder Kühe stiegen von 6729 ±1048 U/ml eine Wpp auf 7506 ±1208 U/ml vier Wpp an (p>0,05). Die SOD-Aktivität aller Kühe mit LMV betrug 7125 (1. Quartil: 6154; 3. Quartil: 8625) U/ml EL und unterschied sich nicht von der gesunder. Kühe mit linksseitiger LMV hatten mit 6650 (5984; 8313) U/ml EL eine niedrigere SOD-Aktivität als Kühe mit rechtsseitiger mit 8500 (7125; 8813) U/ml EL (p>0,05). Bezogen auf den Abstand zur Geburt sank bei den Kühen mit LMV die SOD-Aktivität zunächst von 7500 (6375; 8813) U/ml EL eine bis auf 5963 (5763; 6650) U/ml EL drei Wpp (p<0,05) ab, um dann systematisch bis auf 8750 (7513; 8935) U/ml EL bei den Tra-genden (p<0,05) wieder anzusteigen. Orientiert am Auftreten der LMV im Jahresverlauf war ein leichter Abfall der SOD-Aktivitäten von Dezember-Februar mit 7613 U/ml EL (5475; 8625) bis auf 6650 U/ml EL (5663; 9122) im September-November zu verzeichnen (p>0,05). Bei Klassenbildung der SOD-Aktivitäten (U/ml EL) ergab sich folgende Verteilung: <7000 (orientiert an der Grenze für gesunde Kühe vier Wpp): 44,8%, 7000-8500: 25,6%, 8501-10000: 20,5%, >10000: 9,0%. Kühe mit SOD-Aktivitäten <7000 U/ml EL hatten höhere CK- und ASAT-Aktivitäten, Bilirubin- und BHB-Konzentrationen sowie niedrigere Cholesterol-konzentrationen als Kühe mit SOD-Aktivitäten zwischen 7000 und 10000 U/ml (p<0,05). Bei SOD-Aktivitäten >10000 U/ml EL waren die genannten Parameter gleichsinnig, aber modera-ter verändert (p>0,05). Kühe mit SOD-Aktivitäten <7000 U/ml EL hatten somit einen stärker belasteten Stoffwechsel. Die GPX-Aktivität betrug im Mittel aller Kühe mit LMV 385 ±103 U/mg Hb. Sie differierte nicht bei Kühen mit links- und rechtsseitiger LMV. Orientiert am Laktationsstadium stieg die GPX-Aktivität (U/mg Hb) von 363±55 eine Wpp bis auf 429±113 vier Wpp an und fiel wie-der bis auf 318±153 bei den tragenden Kühen ab. Zur SOD-Aktivität bestand mit r=-0,40 (p<0,01) eine gegenläufige Tendenz. Auch im Jahresverlauf verhielt sich die GPX gegensin-nig zur SOD (Dezember-Februar: 355 ±101, September-November: 411 ±104 U/mg Hb, p<0,05). Bei Klassenbildung sind mit GPX-Aktivitäten <250 U/gHb erhöhte SOD-Aktivitäten (8875 U/ml EL), mit GPX-Aktivitäten >500 U/g Hb erniedrigte SOD-Aktivitäten (5657 U/ml EL) festzustellen. Die Bilirubin-, FFS- und Glucose-Konzentrationen sind bei niedriger GPX-Aktivität moderat, bei hoher GPX-Aktivität stärker erhöht. Die Granulozytenzahl ist bei GPX-Aktivitäten >500 U/mg Hb erniedrigt (p<0,05). Die Aktivitäten der CK sowie der ASAT waren bei den Kühen mit LMV erhöht. Beide En-zyme korrelierten signifikant (r=0,58, p<0,001). Die Kühe wiesen ein bis drei Wpp signifikant höhere CK- und ASAT-Aktivitäten auf als vier bis sechs Wpp. Weiterhin waren signifikante Korrelationen der CK (r=0,39, p<0,001) sowie der ASAT (r=0,43, p<0,001) zum Grad des pathologischen Uterusbefundes festzustellen. Die Kühe mit LMV wiesen erhöhte FFS-, Bilirubin-, BHB-, Glucose- und Harnstoff- sowie erniedrigte Cholesterol- und Ca-Konzentrationen auf. Die hämatologischen Parameter beweg-ten sich im Mittel im physiologischen Bereich. Bei linksseitiger LMV waren im Vergleich zu rechtsseitiger LMV die Konzentrationen von Bilirubin und BHB stärker erhöht bzw. die des Cholesterols stärker erniedrigt (p<0,05 bis 0,01). Bei rechtsseitiger LMV bestanden gegenüber linksseitiger höhere Harnstoff-konzentrationen bzw. ein höherer Hämatokrit (p<0,001). Außerdem hatten diese Kühe einen stärkeren Enophthalmus und waren somit stärker dehydriert. Kühe mit linksseitiger LMV wiesen häufiger Leukopenien auf als Kühe mit rechtsseitiger LMV. Es bestand eine negative Korrelation der Anzahl der Leukozyten und segmentkernigen neutrophilen Granulozyten zum Uterusbefund (r=-0,29, p<0,01). Schlachtkühe hatten CK- und ASAT-Aktivitäten im Blutserum oberhalb des physiologischen Bereiches. Beide Enzyme korrelierten signifikant (r=0,89, p<0,01). Sie korrelierten auch sig-nifikant (p<0,01) mit dem pathologisch-anatomischen Uterusbefund. Die CK-Aktivitäten im Uterusgewebe (2940 ±1140 U/g Protein) lagen ca. 20 bzw. 100 mal höher als die Aktivitäten von ASAT und GLDH. Bei den mit Uterofertil® behandelten Kühen stiegen die CK-Aktivitäten im Serum innerhalb von 24 Stunden nach Applikation signifikant an (p<0,05), die der Kontrollkühe nicht. Die der ASAT- und GLDH-Aktivitäten sowie die Bilirubin-Konzentrationen im Serum blieben un-verändert. Innerhalb 48 Stunden nach Uterofertil®-Applikation normalisierten sich die CK-Aktivitäten wieder. Schlußfolgerungen: Die antioxidative Kapazität (SOD) steigt bei gesunden Kühen post par-tum an. Ca. 45% der Kühe mit LMV haben ein belastetes antioxidatives System (SOD <7000 U/ml EL). Dabei sind die nachfolgenden Parameter wie folgt verändert (1. bzw. 3. Quartil): Bilirubin >24 µmol/l, ASAT >240 U/l, Cholesterol <1,20 mmol/l. Dies kommt hauptsächlich bei länger bestehenden, mäßigen Belastungen, wie bei Kühen mit linksseitiger LMV, vor und sollte Anlaß zur Therapie mit Antioxidantien sein. Kurzfristige, stärkere Stoffwechselbelas-tungen (Bilirubin >17 µmol/l, FFS >2,2 mmol/l, Glucose >8,8 mmol/l, Segmenkernige <1,5 G/l, BHB und ASAT unverändert) entsprechen in der Regel GPX-Aktivitäten >500 U/mg Hb. Dabei ist die SOD-Aktivität moderat oder nicht vermindert. Erhöhte CK- und ASAT-Aktivitäten können auf einen pathologischen Uteruszustand hinwei-sen. Dies ist diagnostisch besonders dann relevant, wenn keine Hinweise auf eine Leberschä-digung (Bilirubin, GLDH) bzw. auf eine Schädigung des Bewegungsapparates bestehen. / Dislocatio abomasi (DA) in cattle has gained worldwide importance. The result of reposition-ing the abomasum is, especially in cows with right sided DA, unsatisfactory. It was the aim of this study to analyse the antioxidative status of cows with DA by measuring the activities of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPX), to examine the relationship of these parameters to the metabolic parameters including creatine kinase (CK) and aspartate aminotransferase (ASAT), and to propose a potential therapeutic approach. As a prerequisite, reference activities of the SOD in healthy cows had to be determined. A possible relationship between the activities of CK and ASAT and the findings from the examination of the uterus was investigated. Methods: The activity of SOD in erythrocyte lysate was measured in 10 cows one week post-partum (Wpp) and in 12 cows four Wpp. 87 cows with DA were examined clinically on arri-val at the medical veterinary clinic. Haematological, and clinical-chemical examinations were also made (activities of SOD in erythrocyte lysate, GPX in heparinized whole blood, CK and ASAT as well as bilirubin-, BHB-, FFA- cholesterol-, total protein-, glucose- albumin-, urea- and calcium concentrations and Anti-Lipid-A-Antibodies in serum). In 10 slaughtered cows, the activities of CK, ASAT and GLDH were measured in the blood serum and in the uterine tissue. These cows also had a pathological-anatomical examination of the uterus. In another study of six healthy non-pregnant, non-lactating cows, the effect of an intrauterine application of Uterofertil® in therapeutic concentration was tested. The activities of CK, ASAT and GLDH, and the bilirubin concentration in serum were measured, and the results compared with those obtained from treating with 0,9% potassium chloride solution in four other cows. Results: The SOD-activity in erythrocyte lysate (el) of healthy cows increased from 6729 ±1048 U/ml one Wpp to 7506 ±1208 U/ml four Wpp. The SOD-activity of the cows with DA was 7125 (median, 1st quartile: 6154; 3rd quartile: 8625) U/ml el and did not differ from healthy cows. Cows with left sided DA with 6650 (5984; 8313) U/ml el had slightly lower SOD-activities than cows with right sided DA with 8500 (7125; 8813) U/ml el (p>0,05). In relation to parturition, the SOD-activity in cows with DA decreased from 7500 (6375; 8813) U/ml el one Wpp to 5963 (5763; 6650) U/ml el three Wpp (p<0,05) and increased to 8750 (7513; 8935) U/ml el in pregnant cows (p<0,05). There was a slightly decrease of the SOD-activities from 7613 (5475; 8625) U/ml el in December-February to 6650 (5663; 9122) U/ml el in September-November (p>0,05). Based on the SOD-activities of healthy cows, four Wpp the cows with DA were divided into four groups: 1. SOD-activity <7000 U/ml el: 44,8% of the cows; 7000-8500: 25,6%; 8501-10000: 20,5%; >10000: 9,0%. Cows with SOD-activities <7000 U/ml el had higher CK- and ASAT-activities, bilirubin and BHB concentrations and lower cholesterol concentrations than cows with SOD-activities between 7000 and 10000 U/ml el (p<0,05). In cows with SOD-activities >10000 U/ml el, these parameters were changed in the same way, but not signifi-cantly (p>0,05). Cows with SOD-activities <7000 U/ml el therefore suffered from massive metabolic stress. The GPX-activity in cows with DA was 385 ±103 U/mg Hb. There were no differences be-tween left sided and right sided DA. In relation to parturition, the GPX-activity (U/mg Hb) increased from 363±55 one Wpp to 429±113 four Wpp and decreased to 318±153 in pregnant cows. A significant negative correlation (r=-0,40, p<0,01) between SOD and GPX was to be found. The GPX-activity also showed a seasonal relationship to the SOD-activity (December-February: 355 ±101, September-November: 411 ±104 U/mg Hb, p<0,05). By dividing the cows with DA into groups, significantly (p<0,05) higher SOD-activities (8875 U/ml el) were found in cows with GPX-activities <250 U/mg Hb than in cows with GPX-activities >500 U/mg Hb (SOD-activity 5657 U/ml el). In cows with low GPX-activity the bilirubin-, FFA- and glucose concentrations were low, while in cows with high GPX-activities these concentrations were greatly increased. Cows with GPX-activities >500 U/mg Hb had less polymorphonuclear granulocytes (p<0,05). The activities of CK and ASAT were increased in cows with DA. There was a significant cor-relation found between both enzymes (r=0,58, p<0,001). The cows one to three Wpp showed significantly higher CK- and ASAT-activities than the cows four to six Wpp. Furthermore, we found a significant correlation between the activity of CK (r=0,39, p<0,001) respectively ASAT (r=0,43, p<0,001) and the degree of endometritis. Cows with DA had increased FFA- bilirubin-, BHB- glucose and urea concentrations and decreased cholesterol and calcium concentrations. The haematological parameters were physiological. In left sided DA the concentrations of bilirubin and BHB were higher and the cholesterol con-centrations were lower than in right sided DA (p<0,05 to <0,01). In right sided DA, higher urea concentrations and a higher haematocrit (p<0,001) were found than in left sided DA. Furthermore, the cows with right sided DA had a higher degree of enophthalmus and were therefore more dehydrated. Cows with left sided DA had more often leucopenias than cows with right sided DA. A sig-nificant negative correlation was found between the amount of leucocytes and the uterus find-ings (r=-0,29, p<0,01). The slaughtered cows had CK- and ASAT-activities above the physiological range. Both en-zymes correlated significantly (r=0,89, p<0,01). These enzymes also correlated significantly (r=0,833 for CK, r=0,892 for ASAT, p<0,01) with the findings of the pathological anatomical examination of the uterus.. The CK-activities in the uterus tissue were with 2940 ±1140 U/g protein, about 20 to 100 times higher than the activities of ASAT and GLDH. The cows treated with Uterofetil® showed a significant increase 24 hours after the application of the CK-activity in serum (p<0,05). The cows treated with 0,9% potassium chloride solution showed no changes in CK-activity. The activities of ASAT and GLDH and the bilirubin con-centrations did not change. 48 hours after Uterofertil® application, the CK-activities were at the same level at which they started. Conclusions: The antioxidative capacity (SOD) increases in healthy cows postpartum. Ap-proximately 45% of the cows with DA have a stressed antioxidative system (SOD-activity <7000 U/ml el). In these cows the metabolic parameters are changed as follows (1st respec-tively 3rd quartile): bilirubin >24 µmol/l, ASAT >240 U/l, cholesterol<1,20 mmol/l. This is mostly the case in cows with longer existent moderate stress, such as left sided DA, and pro-vides evidence for the treatment with antioxidants. Shorter and massive metabolic stress (bili-rubin >17 mmol/l, FFA >2,2 mmol/l, glucose >8,8 mmol/l, polymorphonuclear leucocytes <1,5 G/l and normal BHB and ASAT) is equivalent to GPX-activities >500 U/mg Hb. In these cases the SOD-activity is only slightly decreased or not decreased at all. High CK- and ASAT-activities can give rise to a pathological situation in the uterus. This has diagnostic relevancy, especially in cases for which there are no changes in the liver parame-ters (bilirubin, GLDH) and no damage to the muscular system.

The aim of this thesis is the design, expression and purification of human cytochrome c mutants and their characterization with regard to electrochemical and structural properties as well as with respect to the reaction with the superoxide radical and the selected proteins sulfite oxidase from human and fungi bilirubin oxidase. All three interaction partners are studied here for the first time with human cyt c and with mutant forms of cyt c. A further aim is the incorporation of the different cyt c forms in two bioelectronic systems: an electrochemical superoxide biosensor with an enhanced sensitivity and a protein multilayer assembly with and without bilirubin oxidase on electrodes. The first part of the thesis is dedicated to the design, expression and characterization of the mutants. A focus is here the electrochemical characterization of the protein in solution and immobilized on electrodes. Further the reaction of these mutants with superoxide was investigated and the possible reaction mechanisms are discussed. In the second part of the work an amperometric superoxide biosensor with selected human cytochrome c mutants was constructed and the performance of the sensor electrodes was studied. The human wild-type and four of the five mutant electrodes could be applied successfully for the detection of the superoxide radical. In the third part of the thesis the reaction of horse heart cyt c, the human wild-type and seven human cyt c mutants with the two proteins sulfite oxidase and bilirubin oxidase was studied electrochemically and the influence of the mutations on the electron transfer reactions was discussed. Finally protein multilayer electrodes with different cyt form including the mutant forms G77K and N70K which exhibit different reaction rates towards BOD were investigated and BOD together with the wild-type and engineered cyt c was embedded in the multilayer assembly. The relevant electron transfer steps and the kinetic behavior of the multilayer electrodes are investigated since the functionality of electroactive multilayer assemblies with incorporated redox proteins is often limited by the electron transfer abilities of the proteins within the multilayer. The formation via the layer-by-layer technique and the kinetic behavior of the mono and bi-protein multilayer system are studied by SPR and cyclic voltammetry. In conclusion this thesis shows that protein engineering is a helpful instrument to study protein reactions as well as electron transfer mechanisms of complex bioelectronic systems (such as bi-protein multilayers). Furthermore, the possibility to design tailored recognition elements for the construction of biosensors with an improved performance is demonstrated. / Ziel dieser Arbeit ist es genetisch veränderte Formen von humanem Cytochrom c herzustellen und diese einerseits hinsichtlich der Reaktion mit dem Sauerstoff-Radikal Superoxid aber auch mit anderen Proteinen zu untersuchen. Zusätzlich sollen die verschiedenen Protein-Mutanten in neuartige bioelektronische Systeme eingebracht werden. Es wurden insgesamt 20 Cytochrome c Mutanten designt, rekombinant exprimiert und aufgereinigt. Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass sich die Reaktion von Cytochrom c mit dem negativ geladenen Superoxid durch gezielte Mutationen, die zusätzliche positive Ladungen in das Molekül bringen, um bis zu 30 % erhöhen lässt. Es wurde aber auch deutlich, dass andere Eigenschaften des Proteins sowie dessen Struktur durch die Mutationen geändert werden können. Cytochrom c Mutanten mit einer erhöhten Reaktionsrate mit Superoxid konnten erfolgreich in einen Superoxid-Biosensor mit erhöhter Sensitivität eingebracht werden. Weiterhin wurde einige Mutanten hinsichtlich Ihrer Interaktion mit den zwei Enzymen Sulfitoxidase und Bilirubinoxidase untersucht. Hier konnten ebenfalls unterschiedliche Reaktivitäten festgestellt werden. Schließlich wurden ausgewählte Protein-Varianten mit und ohne den zuvor untersuchten Enzymen in ein Multischicht-Elektroden-System eingebettet und dessen kinetisches Verhalten untersucht. Es wurde gefunden, dass die Schnelligkeit mit der Cytochrom c mit sich selbst Elektronen austauschen kann, eine Limitierung der Größenordnung der katalytischen Ströme darstellt. Diese Selbstaustausschrate wurde durch die eingeführten Mutationen verändert. So verdeutlicht diese Arbeit, dass „Protein-Engineering“ ein gutes Hilfsmittel sein kann, um einerseits Proteinreaktionen und komplexe Elektronentransferreaktionen in Multischichten zu untersuchen, aber auch ein potentes Werkzeug darstellt mit dem zugeschnittene Biokomponenten für Sensoren mit erhöhter Leistungsfähigkeit generiert werden können.

Seit Anfang der Siebzigerjahre werden weltweit in Rinderbetrieben in vielfältigen Variationen und Anwendungen Stoffwechseluntersuchungen durchgeführt. Das Hauptaugenmerk lag dabei stets auf Seiten der Energie- und Mineralstoffversorgung. Die Superoxid-Dismutase (SOD) fand hier bislang keine Berücksichtigung. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die SOD-Aktivität in Stoffwechsel-untersuchungen bei klinisch gesunden Kühen mit ein zu beziehen sowie den Einfluss von Laktation und Jahreszeit zu prüfen. Versuchsanordnung: Insgesamt wurden bei 125 SB/HF-Kühen (7990 kg fettkorregierte Milch/Jahr) folgende drei Gruppen analysiert: Gruppe 1: Im Verlauf eines Jahres wurden im Abstand von 6 Wochen jeweils 10 gesunde Kühe, die sich alle 1-2 Wochen post partum (pp) befanden, untersucht. Zusätzlich wurden die Stall- und die Außentemperaturen berücksichtigt. Gruppe 2: Zur Kontrolle des Laktationsverlaufes wurden 10 Kühe zum Zeitpunkt 4-5 Wochen ante partum (ap), 1 Woche ap, 1-2 Wochen pp, 4 Wochen pp und 8-12 Wochen pp untersucht. Gruppe 3: Um jahreszeitlich bedingte Schwankungen des Stoffwechsels und der SOD-Aktivität in Gruppe 2 auszuschließen, wurden an einem Entnahmetag jeweils sieben verschiedene Kühe zum Zeitpunkt 4-5 Wochen ap, 1 Woche ap, 1-2 Wochen pp, 4 Wochen pp, und 8-12 Wochen pp geprüft. Die Tiere aller drei Gruppen wurden nach der klinischen Untersuchung hämatologisch sowie klinisch-chemisch (SOD, β-Hydroxybutyrat (BHB), Glucose, Cholesterol, Bilirubin, Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Aspartat-aminotransferase (ASAT), Creatinkinase (CK), Protein, Albumin, Harnstoff, Calcium, anorganisches Phosphat, Magnesium, Natrium, Kalium, Chlorid, Eisen) getestet. Auch die Fütterung fand durch Anfertigung einer Rationsberechnung Berücksichtigung. Ergebnisse: Die Ergebnisse der Stoffwechseluntersuchungen und der SOD-Aktivität im Jahresverlauf (Gruppe 1) deuten auf eine verminderte Futteraufnahme in den Sommermonaten infolge Hitzestresses hin. Vor allem ein Absinken der Harnstoff-, Glucose- (positive Korrelation zur SOD-Aktivität), Phosphat- (positive Korrelation zur SOD-Aktivität) und Cholesterolkonzentrationen bei gleichzeitig ansteigenden BHB- (negative Korrelation zur SOD-Aktivität) und Bilirubinkonzentrationen weisen auf eine negative Energiebilanz in diesen Monaten hin. Die Calcium- und Magnesiumkonzentrationen liegen bei allen Tieren im unteren Referenzbereich. Die SOD-Aktivität klinisch gesunder Kühe im Jahresverlauf beträgt 501 bis 978 U/ml Erythrozytenlysat (Interzentilbereich). In Gruppen 2 und Gruppe 3 sind ebenfalls deutliche Schwankungen der Stoffwechselparameter Protein, Harnstoff, Bilirubin, Glucose, BHB und Cholesterol zu beobachten, wobei die stärksten Schwankungen im Zeitraum 1 Woche ap bis 4 Wochen pp vorhanden sind. Auch dies ist durch die reduzierte Futteraufnahme peripartal sowie steigende Futteraufnahme in der Frühlaktation zu erklären. Die SOD-Aktivität der Kühe aus Gruppe 2 zeigt die entsprechenden Schwankungen mit niedrigen Aktivitäten 4-5 Wochen ap bis 1-2 Wochen pp und einen deutlichen Anstieg bis 4 Wochen pp. Die Calcium- und Magnesiumkonzentrationen befinden sich auch in dieser Gruppe im unteren Referenzbereich. In der Gruppe 3 fällt bei den Kühen 4 Wochen pp eine deutliche Stoffwechselbelastung mit erhöhten Bilirubin- und BHB-Konzentrationen sowie ASAT- und GLDH-Aktivitäten auf. In dieser Gruppe sind die Calcium- und Magnesiumkonzentrationen physiologisch. Die SOD-Aktivitäten differieren nur gering mit einer tendenziell höheren Aktivität 4 Wochen pp. Insgesamt fallen im Vergleich zu Gruppe 1 und 2 deutlich höhere SOD-Aktivitäten zwischen 835 und 1758 U/ml Erythrozytenlysat (Interzentilbereich) auf, welche mit den höheren Calcium- und Magnesiumkonzentrationen in Beziehung stehen können. Schlussfolgerungen: Schwankungen von Stoffwechselparametern im Jahres- und Laktationsverlauf betreffen vor allem fütterungsabhängige Parameter. Die SOD-Aktivität verhält sich entsprechend dieser fütterungsabhängigen Parameter mit niedrigerer Aktivität bei längeren Belastungsphasen sowie im geburtsnahen Zeitraum. Statistisch gesicherte Korrelationen ergaben sich mit folgenden fütterungs-abhängigen Parametern: im Jahresverlauf mit BHB, Glucose und anorganischem Phosphat, im Laktationsverlauf in Gruppe 2 mit BHB, Cholesterol, Protein, Glucose, Magnesium und Milchharnstoff und in Gruppe 3 zu BHB und Magnesium. Die Analyse der SOD-Aktivität bereichert die Informationen bei Stoffwechselkontrollen sinnvoll.

Die Labmagenverlagerung (LMV) hat bei Rindern weltweit an Bedeutung gewonnen. Trotz effektiver Techniken der Labmagenreposition ist der Erfolg zum Teil, besonders bei rechtssei-tiger LMV, unbefriedigend. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, den antioxidativen Status von Kühen mit LMV anhand der Aktivitäten der Superoxid-Dismutase (SOD) und der Glutathionperoxidase (GPX) als potentiellen therapeutischen Ansatz zu analysieren und Be-ziehungen zu Stoffwechselparametern einschließlich Creatinkinase (CK) und ASAT zu prü-fen. Als Voraussetzung waren Orientierungswerte für die SOD-Aktivität gesunder Kühe zu bestimmen. Weiterhin wurde geprüft, ob bei Kühen ein diagnostisch nutzbarer Zusammen-hang zwischen den Aktivitäten der CK und ASAT zum Uterusbefund besteht. Versuchsanordnung: Zur Ermittlung der SOD-Aktivitäten im Serum gesunder Kühe wurden diese bei 10 Kühen eine sowie bei 12 Kühen vier Wochen post partum (Wpp) gemessen. 87 Kühe mit LMV wurden bei Einlieferung in die Medizinische Tierklinik klinisch, hämatolo-gisch sowie klinisch-chemisch (Aktivitäten der SOD im Erythrozytenlysat, der GPX im Voll-blut, der CK und der ASAT, BHB-, Bilirubin-, FFS-, Cholesterol-, Gesamteiweiß-, Glucose-, Albumin-, Harnstoff-, Calcium-Konzentrationen, Anti-Lipid-A-AK-Titer im Serum) unter-sucht. An 10 Schlachtkühen wurden die Aktivitäten der CK, ASAT und GLDH im Serum und im Uterusgewebe sowie der pathologisch-anatomische Uterusbefund analysiert. Weiterhin wurde bei sechs gesunden, güsten, nicht laktierenden Kühen die Wirkung von intrauterin ver-abreichtem Uterofertil® in therapeutischer Konzentration auf die CK-, ASAT- und GLDH-Aktivitäten sowie auf die Bilirubin-Konzentration im Serum geprüft und mit der von 0,9%iger NaCl-Lösung bei vier Kühen verglichen. Ergebnisse: Die SOD-Aktivitäten im Erythrozytenlysat (EL) gesunder Kühe stiegen von 6729 ±1048 U/ml eine Wpp auf 7506 ±1208 U/ml vier Wpp an (p>0,05). Die SOD-Aktivität aller Kühe mit LMV betrug 7125 (1. Quartil: 6154; 3. Quartil: 8625) U/ml EL und unterschied sich nicht von der gesunder. Kühe mit linksseitiger LMV hatten mit 6650 (5984; 8313) U/ml EL eine niedrigere SOD-Aktivität als Kühe mit rechtsseitiger mit 8500 (7125; 8813) U/ml EL (p>0,05). Bezogen auf den Abstand zur Geburt sank bei den Kühen mit LMV die SOD-Aktivität zunächst von 7500 (6375; 8813) U/ml EL eine bis auf 5963 (5763; 6650) U/ml EL drei Wpp (p<0,05) ab, um dann systematisch bis auf 8750 (7513; 8935) U/ml EL bei den Tra-genden (p<0,05) wieder anzusteigen. Orientiert am Auftreten der LMV im Jahresverlauf war ein leichter Abfall der SOD-Aktivitäten von Dezember-Februar mit 7613 U/ml EL (5475; 8625) bis auf 6650 U/ml EL (5663; 9122) im September-November zu verzeichnen (p>0,05). Bei Klassenbildung der SOD-Aktivitäten (U/ml EL) ergab sich folgende Verteilung: <7000 (orientiert an der Grenze für gesunde Kühe vier Wpp): 44,8%, 7000-8500: 25,6%, 8501-10000: 20,5%, >10000: 9,0%. Kühe mit SOD-Aktivitäten <7000 U/ml EL hatten höhere CK- und ASAT-Aktivitäten, Bilirubin- und BHB-Konzentrationen sowie niedrigere Cholesterol-konzentrationen als Kühe mit SOD-Aktivitäten zwischen 7000 und 10000 U/ml (p<0,05). Bei SOD-Aktivitäten >10000 U/ml EL waren die genannten Parameter gleichsinnig, aber modera-ter verändert (p>0,05). Kühe mit SOD-Aktivitäten <7000 U/ml EL hatten somit einen stärker belasteten Stoffwechsel. Die GPX-Aktivität betrug im Mittel aller Kühe mit LMV 385 ±103 U/mg Hb. Sie differierte nicht bei Kühen mit links- und rechtsseitiger LMV. Orientiert am Laktationsstadium stieg die GPX-Aktivität (U/mg Hb) von 363±55 eine Wpp bis auf 429±113 vier Wpp an und fiel wie-der bis auf 318±153 bei den tragenden Kühen ab. Zur SOD-Aktivität bestand mit r=-0,40 (p<0,01) eine gegenläufige Tendenz. Auch im Jahresverlauf verhielt sich die GPX gegensin-nig zur SOD (Dezember-Februar: 355 ±101, September-November: 411 ±104 U/mg Hb, p<0,05). Bei Klassenbildung sind mit GPX-Aktivitäten <250 U/gHb erhöhte SOD-Aktivitäten (8875 U/ml EL), mit GPX-Aktivitäten >500 U/g Hb erniedrigte SOD-Aktivitäten (5657 U/ml EL) festzustellen. Die Bilirubin-, FFS- und Glucose-Konzentrationen sind bei niedriger GPX-Aktivität moderat, bei hoher GPX-Aktivität stärker erhöht. Die Granulozytenzahl ist bei GPX-Aktivitäten >500 U/mg Hb erniedrigt (p<0,05). Die Aktivitäten der CK sowie der ASAT waren bei den Kühen mit LMV erhöht. Beide En-zyme korrelierten signifikant (r=0,58, p<0,001). Die Kühe wiesen ein bis drei Wpp signifikant höhere CK- und ASAT-Aktivitäten auf als vier bis sechs Wpp. Weiterhin waren signifikante Korrelationen der CK (r=0,39, p<0,001) sowie der ASAT (r=0,43, p<0,001) zum Grad des pathologischen Uterusbefundes festzustellen. Die Kühe mit LMV wiesen erhöhte FFS-, Bilirubin-, BHB-, Glucose- und Harnstoff- sowie erniedrigte Cholesterol- und Ca-Konzentrationen auf. Die hämatologischen Parameter beweg-ten sich im Mittel im physiologischen Bereich. Bei linksseitiger LMV waren im Vergleich zu rechtsseitiger LMV die Konzentrationen von Bilirubin und BHB stärker erhöht bzw. die des Cholesterols stärker erniedrigt (p<0,05 bis 0,01). Bei rechtsseitiger LMV bestanden gegenüber linksseitiger höhere Harnstoff-konzentrationen bzw. ein höherer Hämatokrit (p<0,001). Außerdem hatten diese Kühe einen stärkeren Enophthalmus und waren somit stärker dehydriert. Kühe mit linksseitiger LMV wiesen häufiger Leukopenien auf als Kühe mit rechtsseitiger LMV. Es bestand eine negative Korrelation der Anzahl der Leukozyten und segmentkernigen neutrophilen Granulozyten zum Uterusbefund (r=-0,29, p<0,01). Schlachtkühe hatten CK- und ASAT-Aktivitäten im Blutserum oberhalb des physiologischen Bereiches. Beide Enzyme korrelierten signifikant (r=0,89, p<0,01). Sie korrelierten auch sig-nifikant (p<0,01) mit dem pathologisch-anatomischen Uterusbefund. Die CK-Aktivitäten im Uterusgewebe (2940 ±1140 U/g Protein) lagen ca. 20 bzw. 100 mal höher als die Aktivitäten von ASAT und GLDH. Bei den mit Uterofertil® behandelten Kühen stiegen die CK-Aktivitäten im Serum innerhalb von 24 Stunden nach Applikation signifikant an (p<0,05), die der Kontrollkühe nicht. Die der ASAT- und GLDH-Aktivitäten sowie die Bilirubin-Konzentrationen im Serum blieben un-verändert. Innerhalb 48 Stunden nach Uterofertil®-Applikation normalisierten sich die CK-Aktivitäten wieder. Schlußfolgerungen: Die antioxidative Kapazität (SOD) steigt bei gesunden Kühen post par-tum an. Ca. 45% der Kühe mit LMV haben ein belastetes antioxidatives System (SOD <7000 U/ml EL). Dabei sind die nachfolgenden Parameter wie folgt verändert (1. bzw. 3. Quartil): Bilirubin >24 µmol/l, ASAT >240 U/l, Cholesterol <1,20 mmol/l. Dies kommt hauptsächlich bei länger bestehenden, mäßigen Belastungen, wie bei Kühen mit linksseitiger LMV, vor und sollte Anlaß zur Therapie mit Antioxidantien sein. Kurzfristige, stärkere Stoffwechselbelas-tungen (Bilirubin >17 µmol/l, FFS >2,2 mmol/l, Glucose >8,8 mmol/l, Segmenkernige <1,5 G/l, BHB und ASAT unverändert) entsprechen in der Regel GPX-Aktivitäten >500 U/mg Hb. Dabei ist die SOD-Aktivität moderat oder nicht vermindert. Erhöhte CK- und ASAT-Aktivitäten können auf einen pathologischen Uteruszustand hinwei-sen. Dies ist diagnostisch besonders dann relevant, wenn keine Hinweise auf eine Leberschä-digung (Bilirubin, GLDH) bzw. auf eine Schädigung des Bewegungsapparates bestehen. / Dislocatio abomasi (DA) in cattle has gained worldwide importance. The result of reposition-ing the abomasum is, especially in cows with right sided DA, unsatisfactory. It was the aim of this study to analyse the antioxidative status of cows with DA by measuring the activities of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPX), to examine the relationship of these parameters to the metabolic parameters including creatine kinase (CK) and aspartate aminotransferase (ASAT), and to propose a potential therapeutic approach. As a prerequisite, reference activities of the SOD in healthy cows had to be determined. A possible relationship between the activities of CK and ASAT and the findings from the examination of the uterus was investigated. Methods: The activity of SOD in erythrocyte lysate was measured in 10 cows one week post-partum (Wpp) and in 12 cows four Wpp. 87 cows with DA were examined clinically on arri-val at the medical veterinary clinic. Haematological, and clinical-chemical examinations were also made (activities of SOD in erythrocyte lysate, GPX in heparinized whole blood, CK and ASAT as well as bilirubin-, BHB-, FFA- cholesterol-, total protein-, glucose- albumin-, urea- and calcium concentrations and Anti-Lipid-A-Antibodies in serum). In 10 slaughtered cows, the activities of CK, ASAT and GLDH were measured in the blood serum and in the uterine tissue. These cows also had a pathological-anatomical examination of the uterus. In another study of six healthy non-pregnant, non-lactating cows, the effect of an intrauterine application of Uterofertil® in therapeutic concentration was tested. The activities of CK, ASAT and GLDH, and the bilirubin concentration in serum were measured, and the results compared with those obtained from treating with 0,9% potassium chloride solution in four other cows. Results: The SOD-activity in erythrocyte lysate (el) of healthy cows increased from 6729 ±1048 U/ml one Wpp to 7506 ±1208 U/ml four Wpp. The SOD-activity of the cows with DA was 7125 (median, 1st quartile: 6154; 3rd quartile: 8625) U/ml el and did not differ from healthy cows. Cows with left sided DA with 6650 (5984; 8313) U/ml el had slightly lower SOD-activities than cows with right sided DA with 8500 (7125; 8813) U/ml el (p>0,05). In relation to parturition, the SOD-activity in cows with DA decreased from 7500 (6375; 8813) U/ml el one Wpp to 5963 (5763; 6650) U/ml el three Wpp (p<0,05) and increased to 8750 (7513; 8935) U/ml el in pregnant cows (p<0,05). There was a slightly decrease of the SOD-activities from 7613 (5475; 8625) U/ml el in December-February to 6650 (5663; 9122) U/ml el in September-November (p>0,05). Based on the SOD-activities of healthy cows, four Wpp the cows with DA were divided into four groups: 1. SOD-activity <7000 U/ml el: 44,8% of the cows; 7000-8500: 25,6%; 8501-10000: 20,5%; >10000: 9,0%. Cows with SOD-activities <7000 U/ml el had higher CK- and ASAT-activities, bilirubin and BHB concentrations and lower cholesterol concentrations than cows with SOD-activities between 7000 and 10000 U/ml el (p<0,05). In cows with SOD-activities >10000 U/ml el, these parameters were changed in the same way, but not signifi-cantly (p>0,05). Cows with SOD-activities <7000 U/ml el therefore suffered from massive metabolic stress. The GPX-activity in cows with DA was 385 ±103 U/mg Hb. There were no differences be-tween left sided and right sided DA. In relation to parturition, the GPX-activity (U/mg Hb) increased from 363±55 one Wpp to 429±113 four Wpp and decreased to 318±153 in pregnant cows. A significant negative correlation (r=-0,40, p<0,01) between SOD and GPX was to be found. The GPX-activity also showed a seasonal relationship to the SOD-activity (December-February: 355 ±101, September-November: 411 ±104 U/mg Hb, p<0,05). By dividing the cows with DA into groups, significantly (p<0,05) higher SOD-activities (8875 U/ml el) were found in cows with GPX-activities <250 U/mg Hb than in cows with GPX-activities >500 U/mg Hb (SOD-activity 5657 U/ml el). In cows with low GPX-activity the bilirubin-, FFA- and glucose concentrations were low, while in cows with high GPX-activities these concentrations were greatly increased. Cows with GPX-activities >500 U/mg Hb had less polymorphonuclear granulocytes (p<0,05). The activities of CK and ASAT were increased in cows with DA. There was a significant cor-relation found between both enzymes (r=0,58, p<0,001). The cows one to three Wpp showed significantly higher CK- and ASAT-activities than the cows four to six Wpp. Furthermore, we found a significant correlation between the activity of CK (r=0,39, p<0,001) respectively ASAT (r=0,43, p<0,001) and the degree of endometritis. Cows with DA had increased FFA- bilirubin-, BHB- glucose and urea concentrations and decreased cholesterol and calcium concentrations. The haematological parameters were physiological. In left sided DA the concentrations of bilirubin and BHB were higher and the cholesterol con-centrations were lower than in right sided DA (p<0,05 to <0,01). In right sided DA, higher urea concentrations and a higher haematocrit (p<0,001) were found than in left sided DA. Furthermore, the cows with right sided DA had a higher degree of enophthalmus and were therefore more dehydrated. Cows with left sided DA had more often leucopenias than cows with right sided DA. A sig-nificant negative correlation was found between the amount of leucocytes and the uterus find-ings (r=-0,29, p<0,01). The slaughtered cows had CK- and ASAT-activities above the physiological range. Both en-zymes correlated significantly (r=0,89, p<0,01). These enzymes also correlated significantly (r=0,833 for CK, r=0,892 for ASAT, p<0,01) with the findings of the pathological anatomical examination of the uterus.. The CK-activities in the uterus tissue were with 2940 ±1140 U/g protein, about 20 to 100 times higher than the activities of ASAT and GLDH. The cows treated with Uterofetil® showed a significant increase 24 hours after the application of the CK-activity in serum (p<0,05). The cows treated with 0,9% potassium chloride solution showed no changes in CK-activity. The activities of ASAT and GLDH and the bilirubin con-centrations did not change. 48 hours after Uterofertil® application, the CK-activities were at the same level at which they started. Conclusions: The antioxidative capacity (SOD) increases in healthy cows postpartum. Ap-proximately 45% of the cows with DA have a stressed antioxidative system (SOD-activity <7000 U/ml el). In these cows the metabolic parameters are changed as follows (1st respec-tively 3rd quartile): bilirubin >24 µmol/l, ASAT >240 U/l, cholesterol<1,20 mmol/l. This is mostly the case in cows with longer existent moderate stress, such as left sided DA, and pro-vides evidence for the treatment with antioxidants. Shorter and massive metabolic stress (bili-rubin >17 mmol/l, FFA >2,2 mmol/l, glucose >8,8 mmol/l, polymorphonuclear leucocytes <1,5 G/l and normal BHB and ASAT) is equivalent to GPX-activities >500 U/mg Hb. In these cases the SOD-activity is only slightly decreased or not decreased at all. High CK- and ASAT-activities can give rise to a pathological situation in the uterus. This has diagnostic relevancy, especially in cases for which there are no changes in the liver parame-ters (bilirubin, GLDH) and no damage to the muscular system.

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3.2. Abstract Soil contamination by heavy metals represents rather serious environmental problem for both human health and an environment itself. One of the perspective technologies dealing with this threat that only recently has been intensely developed is phytoremediation by means of short rotation coppice plantations. As plants used in this technology (mostly poplars and willows) host two major groups of mycorrhizal fungi substantially influencing plant physiology it is important to study plant-mycobiontheavy metals interactions rather than just plant-heavy metals interactions. The present thesis aimed to contribute to the growing knowledge of the field by search for suitable mycobionts of poplar or willow tolerant to heavy metals, by evaluating an activity of the key antioxidative enzyme in selected mycobionts and by looking at physiological responses of plant hosts to their mycobionts in a soil polluted by heavy metals. The first experiment in vitro focused on screening of morphometric criteria of fungi growing on solid growth media amended with mixture of heavy metals. Based on the results, several tolerant ectomycorrhizal strains were chosen for the next inoculation of fast growing trees serving phytoextraction and phytostabilisation strategies. The second, re-synthetic experiment was conducted in...

In elektrochemischen Zellen vollziehen sich die Haupteaktionen in der Regel an Oberflächen von Elektroden und Katalysatoren und deren Elektrolytgrenzflächen, wodurch Änderungen dort die Effizienz der Zelle stark beeinflussen können. Diese Arbeit behandelt elementare Prozesse an solchen Ober- und Grenzflächen, die die Bandstruktur und damit möglicherweise auch die Reaktivität des Systems verändern. Mit Zwei-Photonen-Photoelektronenspektroskopie (2PPE) untersuche ich solche Prozesse in drei Modellsystemen für Elektrodenoberflächen beziehungsweise Elektrolyt/Elektroden-Grenzflächen: ZnO wird als Material für die photoelektrochemische Wasserspaltung diskutiert. In zeitaufgelösten 2PPE-Spektren beobachte ich Oszillationen des Dipols der (10-10)-Oberfläche, die bislang unbekannten kohärenten Oberflächenphononen zuzuordnen sind. Ich diskutiere ihre Erzeugung und entwickle eine Methode, um ultraschnelle Änderungen des Oberflächendipols anhand der Intensität des Sekundärelektronenschwanzes eines 2PPE Spektrums zu quantifizieren. An der D2O/ZnO(10-10)-Grenzfläche untersuche ich mehrere Effekte der Wasseradsorption, wie Veränderungen der Austrittsarbeit und der kohärenten Oberflächenphononen. Anders als in früheren Studien stelle ich keine Oberflächenmetallisierung durch Wasseradsorption fest. Auch gibt es keinen klaren Hinweis auf Elektronensolvatisierung, wie sie an Wasser/Metall-Grenzflächen zu beobachten ist. An der DMSO/Cu(111)-Grenzfläche, einem Modellsystem der Elektrolyt/Kathoden-Grenzfläche in Metall-Luft-Batterien, bestimme ich die elementaren Schritte der Sauerstoffreduktion. Im DMSO werden kleine Polaronen ultraschnell gebildet und zum Teil in Oberflächendefekten eingefangen. Die Lebensdauer dieser gefangenen Elektronen kann mehrere Sekunden betragen. Sie reagieren mit co-adsorbiertem O2, nachdem es in das DMSO diffundiert ist, zu O2-. Die Modellierung der Diffusion liefert eine Abschätzung des Elektroden-Reaktanten-Abstandes für Elektronentransfer in DMSO. / In electrochemical cells, the main reactions usually proceed at the surfaces of electrodes and catalysts and their interfaces with the electrolyte. Hence, changes there can have a huge impact on the efficiency of the cell. This thesis concerns elementary processes at such surfaces and interfaces, which affect the electronic band structure and, thus, potentially the reactivity of the surface. Using two-photon photoelectron spectroscopy (2PPE), I investigate such processes in three model systems for electrode surfaces and electrolyte/electrode interfaces: ZnO is discussed as material for photoelectrochemical water splitting. In time-resolved 2PPE spectra, I observe oscillations of the (10-10) surface dipole, which are assigned to previously unknown coherent surface phonons. I discuss their generation and develop a method to quantify ultrafast surface dipole changes from the intensity of the secondary electron tail of a 2PPE spectrum. At the D2O/ZnO(10-10) interface, I examine several effects of water adsorption, such as changes of the work function and the coherent surface phonons. Unlike in a previous study, I do not observe surface metallization upon water adsorption. Moreover, there is no clear indication of electron solvation as found at water/metal interfaces. At the DMSO/Cu(111) interface, a model system for the electrolyte/cathode interface in metal-air batteries, I determine the elementary steps of superoxide formation. In the DMSO, small polarons are formed and partly trapped in surface defects on an ultrafast time scale. These trapped electrons can persist for several seconds and react with co-adsorbed O2 to from O2-. Modelling the diffusion yields estimates for the electrode-reactant distance for electron transfer in DMSO.