For many developing tissues, their shape is established early in development and needs to be scaled isotropically during subsequent growth. The way by which cells inside tissues enable coordinated isotropic tissue scaling is not understood, however, as most studies focused on changing tissue shapes during development. In this study, I follow cell and tissue shape changes in the zebrafish retinal neuroepithelium, which forms a smooth cup early in development and maintains this architecture as it grows. By 3D tissue-wide analysis, I identify global cell elongation as a cellular mechanism that can maintain retinal shape during growth. Timely cell height increase occurs concurrently with a non-cell autonomous actin redistribution, during which the ratio of apico-basal to lateral actin intensity increases. Blocking actin redistribution and cell height increase perturbs isotropic tissue scaling and leads to a disturbed, folded tissue shape. Taken together, these data show how global changes in cell shape enable isotropic growth of the developing retinal neuroepithelium, a concept that could also apply to other systems.

Forschungsgegenstand war ein neuentwickeltes modulares Kassettensystem mit Hedera helix 'Woerner', das im Folgenden als hydroponische Nutzwand bezeichnet wurde. Die Lebensqualität in Ballungsräumen sinkt aufgrund von steigender Verdichtung. Stadtgrün verbessert die Lebensqualität und sorgt für lokale Klima- und Luftverbesserung. Allerdings besteht ein Nutzungskonflikt mit anderen Bebauungsvorhaben. Hier verspricht der Einsatz der hydroponischen Nutzwand ein hohes Potential, da das wandgebundene Fassadenbegrünungssystem weitgehend bodenunabhängig ist. Es erfolgte eine Studie zur Quantifizierung des Leistungspotenzials. Neben einer detaillierten Beschreibung des Kassettensystems und der Versuchsanlage, die eine nach Norden und eine nach Süden exponierte Nutzwand darstellte, erfolgte die Erstellung einer Wasserbilanz und eines abgeleiteten Bewässerungsplanes. Im Substrat wurden Untersuchungen zum Sauerstoffgehalt durchgeführt. Ebenso war auch die Wirkung auf das Bestandsklima ein wesentliches Kriterium, um das Kassettensystem zu beschreiben. Für die Leistungsabschätzung wurden Wachstumsanalysen zur Beschreibung der Pflanzenproduktion durchgeführt. Für einige Kassettenelemente wurde dabei im Wurzelraum ein Pflanzenstärkungsmittel mit Bacillus subtilis angewendet, mit dem Ziel, eine Wachstumssteigerung zu erreichen. In einem Austrocknungsversuch im Gewächshaus wurde der Effekt verschiedener Konzentrationen des Pflanzenstärkungsmittels auf eine erhöhte Stresstoleranz von Hedera helix 'Woerner' untersucht. Der Wasserhaushalt stellte einen gesonderten Schwerpunkt dar, bei dem zwei Ansätze zur Bewässerungssteuerung verfolgt wurden. Es erfolgte eine Modellierung der Evapotranspiration über Daten aus meteorologischen Messungen und Messungen zur Transpiration der Pflanzen im Bestand. In einem zweiten Ansatz wurden die Möglichkeiten der pflanzenbasierten Sensorik untersucht, wofür ein elektronischer Blattdickensensor zum Einsatz kam. Die Erkenntnisse aus der Dissertation sollten zeigen, welche Praxistauglichkeit eine hydroponische Nutzwand besitzt und ob sie lokal in der Lage ist, dem Problem sinkender Lebensqualität im städtischen Raum entgegenzuwirken.

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Der Einfluss der Fütterungsintensität auf das Wachstum von Ziegenlämmern. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Auswirkungen einer Milchrestriktion während der laktogenen Aufzucht von Ziegenlämmern sowie Mechanismen des kompensatorischen Wachstums nach dem Absetzen der Tiere zu untersuchen. Im Literaturteil werden das kompensatorische Wachstum, die Einflussfaktoren welche die Kompensationseffekte bestimmen, mögliche Ursachen sowie die Auswirkungen auf das Tier beschrieben. Der eigenen Untersuchung liegen die Daten aus zwei Fütterungsversuchen mit insgesamt 58 Ziegenlämmern der Rasse Bunte Deutsche Edelziege im Alter von 7 bis 165 Tagen zu Grunde. In einem 2 x 2 faktoriellen Versuchsansatz wurden zunächst die Auswirkung einer Milchrestriktion um 40 % und eine anschließende zeitweilige Futterrestriktion um 40 % auf die Lebendmasse-entwicklung, die Futteraufnahme, Futteraufwand die Entwicklung der Inneren Organe sowie die Körperzusammensetzung der Lämmer untersucht. Die Ergebnisse sind im Hinblick auf mögliche Ursachen der Kompensationseffekte diskutiert. / The influence of different feed levels on the growth performance of goat lambs. This study investigated the effect of a milk restriction of preweaned lambs as well as the effects of compensatory growth after weaning. The literature part gives a overview of factors, which effect compensatory growth rates as well as reasons for the compensation of a waight deficite. The present study was carried out in 2 feeding experiments with 58 goat lambs (Bunte deutsche Edelziege) during the age of 7 to 165 days. The experiment investigated the influence of a restriction of milk (40 %) on prewaened lambs. After weaning the effect of a food restriction (40 %) on growth performance, food intake, food converting rate, development of internal organs and body composition of goat lambs was investigated. The results and possible reasons for the compensation effect are discussed.

Das Potential evolutionärer Veränderungen von lebensgeschichtlichen Merkmalen durch kommerzielle Fischerei fand in den vergangenen Jahren große Beachtung, wohingegen das evolutionäre Potential selektiver anglerischer Fischentnahme kaum berücksichtigt wurde. Durch intensive Beschreibung individueller Merkmale wie Verhalten, Lebensgeschichte, Morphologie und Physiologie der Fische habe ich die phänotypischen Korrelate der individuellen Angelfangbarkeit entflechtet. Anhand benthivorer und piscivorer Modellarten konnte ich so die Stärke und die Richtung anglerischer Selektion bestimmen. Zudem habe ich die Überlebenswahrscheinlichkeit und den Reproduktionserfolg dieser Fische gemessen, um das evolutionäre Potential anglerischer Fischereisterblichkeit abschätzen zu können. Ich konnte zeigen, dass die Risikofreude im Zusammenhang mit der Nahrungsaufnahme bei benthivoren Fischen dem stärksten Selektionsdruck ausgesetzt ist, während bei piscivoren Arten Aggression die bestimmende Eigenschaft war. Zudem waren Risikofreude und Wachstum positiv korreliert. Die intrinsische Fraßaktivität- und Geschwindigkeit erklärte, warum risikofreudige Fische selbst in Gruppen die höchste Hakwahrscheinlichkeit aufwiesen. Diese besonders leicht fangbaren Individuen wurden zudem mit höherer Wahrscheinlichkeit von Räubern in Teichen und in einem 25 ha großen Natursee gefressen, sodass anglerisch induzierte und natürliche Selektion bei juvenilen Fischen in die gleiche Richtung wiesen. Bei adulten, nestbewachenden Fischen konnte ich zudem zeigen, dass Eigenschaften, die zu einer erhöhten Fangbarkeit führen, auch den Laicherfolg steigern, sodass anglerische Selektion negative Auswirkungen auf den Reproduktionserfolg haben kann. Folglich kann bei hohem Fischereidruck ein anglerisch-induziertes Schüchternheitssyndrom entstehen, wodurch die Fangraten von der Fischbestandsdichte entkoppelt werden. Meine Ergebnisse deuten auf eine hohe Schutzwürdigkeit individueller Verhaltensdiversität hin. / The potential for fishing-induced evolution has been intensively discussed in recent years, but most studies have focused on life-history traits that directly or indirectly determine body size in the context of commercial fisheries. Much less is known about potential evolutionary changes in the context of passive angling fisheries. Using comprehensive phenotypic descriptions covering several behavioral, life-history, morphological, and physiological traits, I disentangled the phenotypic correlates of individual vulnerability to angling gear. Using both, benthivorous and piscivorous model species I identified the strength and direction of selection. I then compared survival and reproductive fitness of vulnerable and invulnerable individuals to predict the evolutionary potential of angling-induced selection. My research showed that boldness in the context of foraging is the most important trait under selection in passive fisheries targeting benthivorous species whereas aggression determines selection in piscivorous species. In addition, growth and boldness were positively correlated. Intrinsically high foraging activity- and speed likely explained why explicitly bold fish were caught more often. These highly vulnerable individuals also faced higher natural mortality at the juvenile stage in ponds and within a 25 ha natural lake. Thus, angling-induced selection and natural selection point into the same direction at the juvenile stage. However, using adult, nest-guarding fish, I also showed that angling-induced selection can severely impact reproductive fitness when behavioral patterns that determine fitness also affect vulnerability to angling gear. As a consequence, an exploitation-induced timidity syndrome can be assumed in highly exploited fish stocks leading to increasing shyness and reduced vulnerability of individual fish. My findings call for a promotion of behavioral diversity within natural fish populations.

Diese Arbeit behandelt den Einfluss der Mg- und Si-Dotierung auf das Wachstum von InN-Nanodrähten (ND) sowie die Etablierung, Anwendung und Analyse des selektiven Wachstums von GaN-ND auf Si-Substraten. Das Ziel der Arbeit ist dabei die Herstellung von ND mit homogenen Abständen, Durchmessern und Längen. Zunächst wird die Si- und Mg-Dotierung von InN-ND untersucht. Dazu werden die einzelnen Wachstumsparameter variiert und deren Einfluss analysiert. Für die Si-Dotierung kann dabei eine nicht lineare Abhängigkeit der Morphologie der Nanodrähte mit der Substrattemperatur, dem In- und Si-Fluss beobachtet werden, sowie eine Erweiterung der Wachstumstemperatur zu Werten oberhalb des Einsetzens der Dekomposition bei gleichzeitig verbesserter Homogenität der Länge und des Durchmessers der ND. Für die Mg-Dotierung von InN-ND wird kein Einfluss auf die Morphologie beobachtet. Durch optische und elektrische Messungen wird ein Hinweis auf das erfolgreiche Einbringen der Mg-Atome als Akzeptoren beobachtet. Nach einer Voruntersuchung anhand von nicht-selektivem Wachstum bei hohen Substrattemperaturen, sowie einer Untersuchung zur Dekomposition von GaN-ND werden die Wachstumsparameter für das selektive Wachstum mit einem neuentwickelten Ansatz eingegrenzt. Anschließend wird innerhalb dieser Grenzen der Einfluss der Wachstumsparameter auf das selektive Wachstum untersucht. Ein Schwerpunkt dieser Untersuchungen wird auf die Nukleation gesetzt, bei der anhand von Variationen des Substratdesigns (Maskentyp, -material sowie Substratmaterial) und direkten Analysen für kurze Wachstumszeiten ein neuartiges Nukleationsmodell vorgeschlagen wird. Ein zweiter Schwerpunkt wird auf die Diffusion der Ga-Atome gesetzt. Es wird ein geometrisches Modell zur Analyse der Diffusion auf dem Substrat und den Seitenfacetten vorgeschlagen und durch experimentelle Daten untermauert. Anhand des Modells ergeben sich Diffusionslängen von 400 nm auf dem Substrat respektive 500 nm auf den ND-Seitenfacetten. / The influence of the Si- and Mg-doping of InN NWs as well as the selective area growth (SAG) of GaN NWs on Si substrates is developed, optimized and analyzed to obtain NWs with homogeneous periods, lengths and diameters. The variation of growth parameters for Si-doped InN NWs reveals a nonmonotonic morphology dependence and an extended growth window towards higher substrate temperatures. In addition, the NW density is reduced and the size homogeneity improved for high Si doping levels. In contrast, no impact on the morphology of the InN NWs is observed under Mg-doping. Nevertheless, indications of a successful incorporation of the Mg-acceptors are found by optical and electrical studies. The non-selective growth of GaN NWs at high substrate temperatures is investigated for various Ga-fluxes and substrate temperatures. Furthermore, the decomposition of GaN NWs is observed with an investigation of the NW morphology and the Ga desorption during growth. The nucleation on the mask (Si) and the substrate (AlN) is investigated with a new approach to define a growth window for the SAG. Within this window, the influence of the substrate temperature, growth time, Ga- and N-flux on the SAG is investigated by a separate variation for each parameter. An optimal set of growth parameters with respect to a homogeneous NW morphology is obtained. The growth on substrates with different mask types, mask materials and substrate materials reveals a novel nucleation mechanism. The asymmetric nucleation in the holes of the mask could be attributed to a local increase in the Ga-supply by blocking the impinging Ga-flux at the vertical sidewalls. The diffusion of Ga-atoms on the substrate and the NW is finally investigated. A descriptive model is proposed and the fit to experimental data reveals a diffusion length of 400 nm. The limitation of the axial growth is explained by the diffusion length of Ga atoms on the NW sidewall and a diffusion length of approximately 500 nm is obtained.

In Pflanzen spielen Anpassungsprozesse als Reaktion auf die Umwelt eine zentrale Rolle, so z. B. auf der Ebene der Photosynthese und des Wachstums. Einer der wichtigsten Faktoren, die das Wachstumsverhalten beeinflussen, ist die Lichtverfügbarkeit und -verwertung. In vorliegender Arbeit galt es, die Auswirkung von Licht- und Chlorophyll (Chl)-Mangel auf verschiedene pflanzliche Prozesse zu untersuchen. Dabei standen folgende Fragen im Mittelpunkt: (1) Welche Konsequenzen haben ein reduziertes Anzuchtlichtangebot sowie eine limitierte Chl-Biosynthese für Photosynthese, Wachstum und Entwicklung von Tabakpflanzen? (2) Welche Bedeutung kommt dabei dem Energiestoffwechsel zu? (3) Welche regulativen Prozesse und Mechanismen spielen hierbei eine Rolle? Dazu wurden untransformierte Pflanzen von Tabak (Nicotiana tabacum L.) sowie 3 transgene Linien mit einem antisense-Konstrukt von Glutamat-1-Semialdehyd- Aminotransferase, einem Enzym der Chl-Biosynthese, entweder unter 300 oder 30 µmol Quanten m-2 s-1 photosynthetisch aktiver Strahlung angezogen. Es erfolgten Messungen zur morphometrischen Charakterisierung der Pflanzen, zur Lichtabsorption und zum CO2-/H2O-Gaswechsel der Blätter sowie Bestimmungen der Blattgehalte an Chl, Stärke, Zuckern, Kohlen- und Stickstoff sowie löslichem Protein, desweiteren der Mengen an Adenylaten und Pyridinnucleotiden sowie der NADP+-MDH-Aktivität. Ausserdem wurden licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen von Blättern und Chloroplasten durchgeführt. (1) Lichtmangel während der Anzucht sowie eine eingeschränkte Chl-Bildung hatten ein verringertes Absorptionsvermögen der Blätter zur Folge, was zur Reduzierung von Elektronentransport-, CO2-Aufnahme-, Photorespirations- und Dunkelatmungsraten führte. Dementsprechend zeigten diese Pflanzen eine verringerte Biomassebildung und -akkumulation und letztendlich eine Einschränkung von Wachstums- und Entwicklungsprozessen. (2) Die Ergebnisse zum Energie- und Reduktionsstatus zeigten, dass eine verminderte Bereitstellung von ATP und NADPH+H+ infolge des verringerten Absorptionsvermögens nicht vordergründig für die verringerten Stoffwechsel- und Wachstumsraten in den Licht- und Chl-Mangelpflanzen verantwortlich war. Vielmehr ergab sich dadurch langfristig via feedforward-Kontrolle eine down-Regulation von Energie-und Reduktionsequivalente-verbrauchenden Prozessen, um letztendlich ein energetisches Gleichgewicht zu sichern. (3) Eine ständige Anpassung an die vorherrschenden Anzuchtbedingungen und damit die langfristige Erhaltung der Homöostase ist grundlegende Überlebensstrategie der Pflanzen. Unter Bedingungen, die einen Energiemangel zur Folge haben - wie z. B. Licht- und Chl-Mangel -, treten regulative und kompensatorische Prozesse in Kraft, die die Wirkung des limitierenden Faktors auf die pflanzlichen Proz esse mit steigender Hierarchieebene abschwächen und somit der Optimierung des Energie- und Substratflusses in Richtung Wachstum, Entwicklung und Reproduktion dienen. Im Zusammenhang damit werden mögliche wirkende Kompensationsmechanismen diskutiert und unter anderem ein sogenanntes overflow-Modell vorgestellt. / In plants acclimation processes occur in response to changes of environmental factors e. g. at the level of photosynthesi s and growth. One of the most important factors affecting growth pattern of plants is the light availability and light utilization. The aim of the present work was to determine the effects of light and chlorophyll (chl) deficiency on several plant processes. The questions were: (1) What are the consequences of a reduced supply of growth light and a limited chl biosynthesis for photosynthesis, growth and development of tobacco plants? (2) What is thereby the significance of the energy and redox equivalents? (3) What kind of regulatory processes and mechanisms can be involved? Untransformed plants of tobacco (Nicotiana tabacum L.) and 3 transgenic lines with an antisense construct for glutamate-1-semialdehyde aminotransferase, an enzyme of the chl biosynthesis pathway, were grown under 300 or 30 µmol quants m-2 s-1 of photosynthetic active radiation. The following methods were applied: morphometry, light microscopy of leaf section and electron microscopy of chloroplasts, measurements of CO2/H2O gas exchange and light absorption, determinations of leaf contents of chl, adenylates, pyridine nucleotides, carbon, nitrogen, sugars, starch, soluble proteins and of NADP+ malate dehydrogenase activity. (1) Light deficiency during the growth and also a limited formation of chl led to a decreased leaf absorptance and further to a reduction of the rates of electron transport, CO2 assimilation, photorespiration and mitochondrial dark respiration. In this context these plants showed a decreased starch content and biomass accumulation and a reduction of growth rates and final growth data. (2) A reduced supply of ATP and NADPH+H+ due to the decreased photon absorption was not only directly responsible for the reduced metabolic and growth rates obtained in the deficient plants. In addition it resulted via feedforward control in a longterm down regulation of pro cesses consuming energy and redox equivalents. This led to the maintenance of the balance of energy and reduction states. (3) The basic survival strategy of plants is a permanent acclimation to the present growth conditions by which the homoeostasis is maintained. Under stress conditions leading to an energy shortage - like light and chl deficiency - regulating and compensating processes occur. These are responsible for the finding that the impact of the reduced energy supply is less pronounced at the level of growth compared to the level of photosynthesis. In general, the extent to which the rates were reduced decreased with increasing level of hierarchy. This resulted in an optimal flow of energy and substrates in direction of growth, development and reproduction. In this context several compensating mechanisms are discussed, e. g. an overflow model is proposed.

Die vorliegende Dissertation behandelt die Ökologie von Cnidium dubium (Schkuhr) Thell. (Sumpf-Brenndolde), Gratiola officinalis L. (Gottes-Gnadenkraut) und Juncus atratus Krocker (Schwarze Binse), drei gefährdeten Arten, die als sogenannte Stromtalpflanzen in Mitteleuropa in ihrem Vorkommen eng an die Flussauen gebunden sind. Die Arbeit basiert auf verschiedenen Simulationsexperimenten und Feldstudien in der Unteren Havelniederung, einem „Feuchtgebiet von internationaler Bedeutung“. Sie behandelt Themenkomplexe wie das Samenbankverhalten, die Samenkeimung, die Stickstofflimitierung, die Konkurrenzkraft, das Verhalten der Pflanzen nach einer Sommertrockenheit und nach einer Winter/Frühjahrsüberflutung. Ferner widmet sie sich der Populationsbiologie der Arten und dem Verhalten der Pflanzen nach besonderen Störungsereignissen wie Mahd, Herbivorie und der Sommerflut 2002. Der Leser erfährt, wie die Pflanzen in verschiedenen Lebensphasen auf die auentypische Umwelt reagieren und erhält umfassende Einblicke in physiologische Mechanismen, die der Anpassung an die typischen Bedingungen einer mitteleuropäischen Flussaue dienen. Eine Interpretation der Ergebnisse zeigt auf, welche der spezifischen Eigenschaften zur Gefährdung der drei Stromtalarten beitragen. Die Arbeit ist für den Arten-, Biotop- und Landschaftsschutz interessant. Darüber hinaus bietet sie zahlreiche Anknüpfungspunkte zur ökophysiologischen Grundlagenforschung. Die verstärkte Nutzung physiologischer Methoden bei der Klärung ökologischer Fragestellungen wird angeregt. / The thesis deals with the ecology of three endangered European river corridor angiosperms Cnidium dubium (Schkuhr) Thell., Gratiola officinalis L. und Juncus atratus Krocker. The study is based on different experimental approaches and field surveys in a wetland along the Lower Havel River, a designated German Ramsar-site (Wetland of International Importance). This involves the examination of aspects of seed bank dynamics, germination, nitrogen limitation, competitive ability, and the response of plants to summer drought and/or winter/spring flooding. The thesis continues with a detailed study of the population biology of the species at natural sites and the response of these plants to specific disturbances like mowing, herbivory and the severe summer flooding in 2002. The reader learns about the traits of the three plant species to tolerate the typical conditions their natural sites are exposed to in different phases of their life cycle. He gets a comprehensive look at physiological means by which plants can adapt to the prevailing conditions of European river lowlands. The interpretation of the results is used to reveal specific plant traits, which may contribute to the endangerment of the three river corridor plants. As such, this thesis is interesting for protection of species, biotopes and landscapes. Furthermore, it provides numerous close connections to fundamental research from an ecophysiological perspective. The increased use of physiological methods is recommended in order to be able to adequately resolve ecological problems.

During the development of multicellular organisms, organs grow to well-defined shapes and sizes. The proper size and patterning of tissues are ensured by signaling molecules as e.g. morphogens. Secreted from a restricted source, morphogens spread into the adjacent target tissue where they form a graded concentration profile. Upon binding of the morphogens to receptors on the cell surfaces, the morphogenetic signal is transduced inside the cell via the phosphorylation of transcription factors, which subsequently regulate the expression of different target genes. Thus, cell fates are determined by the local concentration of such morphogens. In this work, we investigate three key aspects of morphogenetic signaling processes in growing tissues. First, we study the mechanics of tissue growth via cell division and cell death. We examine the rearrangements of cells on large scales and times by developing a continuum theory which describes the growing tissue as an active complex fluid. In our description we include anisotropic stresses generated by oriented cell division, and we show that average cellular trajectories exhibit anisotropic scaling behaviors. Our description is used to study experimentally measured shape changes of the developing wing disk of the fruit fly Drosophila melanogaster. Second, we focus on the spreading of morphogens in growing tissues. We show that the flow field of cell movements due to oriented cell division and cell death causes a drift term in the morphogen transport equation, which captures the stretching and dilution of the concentration profile. Comparing our theoretical results to recent experiments in the Drosophila wing disk, we find that the transport of the morphogen Dpp is mainly intracellular. We moreover show that the decay length of the Dpp gradient increases during development as a result of changing degradation rate and diffusion coefficient, whereas the drift of molecules due to growth is negligible. Thus growth does not affect the decay length of the gradient, but the decay length of the gradient might affect the tissue growth rate as discussed in this work. Finally, we develop a microscopic theoretical description of the intracellular transduction machinery of morphogenetic signals within an individual cell. Our description captures the kinetics of the trafficking of proteins between different cellular compartments in response to receptor-bound signaling molecules. Analyzing experimental data at the Drosophila neuromuscular junction, we show that the morphogenetic signaling is modulated by synaptic signaling via neuronal action potentials.

Thema der vorgelegten Dissertation ist der Mechanismus der Keimbildung und des Wachstums von Platinclustern in Lösung und auf Biopolymeren nach der Reduktion von Platin-Salzen. Die Untersuchung wird auf atomarer Skala durch ab-initio Molekulardynamik mit der Methode von Car und Parrinello durchgeführt. In einem klassischen, generell akzeptierten Mechanismus erfolgt die Aggregation von Pt-Atomen nur nach kompletter Reduktion der Pt(II)-Komplexen zum metallischen Pt(0)-Zustand. Im Gegensatz dazu, in der hier beobachteten Reaktionsablauf entstehen stabile Pt-Pt-Bindungen schon nach einem einzigen Reduktionsschritt. Darüber hinaus wird es gefunden, dass kleine Pt-Cluster durch Addition von unreduzierten PtCl2(H2O)2-Komplexen wachsen können. Das stimmt mit einem experimentell beocbachteten autokatalytischen Clusterwachstumsmechanismus überein. Es wird weiterhin gefunden, dass Pt(II)-Komplexe, die kovalent an DNA oder an Proteine gebunden sind, als sehr effiziente Nukleationszentren für das weitere Metallclusterwachstum wirken können. Das ist eine Konsequenz des starken Donor-Charakters der organischen Liganden, in derer Anwesenheit stärkere Metall-Metall-Bindungen als frei in der Lösung gebildet werden können. In der Tat, in Metallisierungsexperimenten können 5 Nanometer dünne, mehrere Mikrometer lange, regelmässige Clusterkette erzeugt werden, die rein heterogen auf das Biomolekulare Templat gewachsen sind. / In this thesis we investigate the molecular mechanisms of platinum cluster nucleation and growth in solution and on biopolymers by means of first-principles molecular dynamics. In contrast with a classical picture where clusters nucleate by aggregation of metallic Pt(0) atoms, we find that Pt--Pt bonds can form between dissolved Pt(II) complexes already after a single reduction step. Furthermore, we observe that small clusters grow by addition of unreduced PtCl2(H2O)2 complexes, consistently with an autocatalytic growth mechanism. Moreover Pt(II) ions covalently bound to biopolymers are found to act as preferred nucleation sites for the formation of clusters. This is a consequence of the strong donor character of the organic ligands which induce the formation of stronger metal-metal bonds than those obtained in solution. In fact, in metallization experiments we obtain a clean and purely heterogeneous metallization of single DNA molecules leading to thin and uniform Pt cluster chains extended over several microns.