Plants in constructed wetlands serve as carriers for attached microbial growth. They mainly transfer oxygen and release exudates into the root zone. As a result, an area exists around the roots (rhizosphere) in which bacteria are stimulated by root growth. Our goals were to ascertain whether stimulating the microbial community only has a local effect on the rhizoplane, and to establish the importance of this stimulation for wastewater purification in the root zone. Observations were carried out in a planted and an unplanted laboratory batch reactor incubated with an artificial wastewater with a high concentration of ammonia. Samples were taken at intervals of 10 mm away from the roots. The chemical and physical conditions and enzyme activities in soil sections at various distances from the roots affecting the efficiency of microbial nitrogen removal were characterized. An influence on the nitrification and denitrification process was detected via several parameters up to a range of different root distances: microbial parameters such as the total bacterial number, respiratory activity, protein and DNA amount seem to be affected by roots up to a distance of 50 mm from the roots, whereas the oxygen concentration, DOC and redox potential are unaffected at a distance exceeding 20-30 mm. This indicates that improved nitrogen removal is also possible in the wider root surroundings. Given the average root-to-root distance of 35 mm, the root-influenced area could therefore be expanded to the whole rooted zone in a constructed wetland.

The toxicity of 36 aliphatic amines on the embryos of the zebrafish Danio rerio were investigated. The DarT (Danio rerio Toxicity assay) was used to determine the lethal concentrations within a 48 h static acute toxicity test. A QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) was performed using the LC50 values and molecular descriptors such as lipophilicity, maximum positive charge on hydrogen atom and the effective diameter of the molecule. In general, the toxicity of primary and secondary amines could be described by the lipophilicity as descriptor. The toxicity of the tertiary amines tested could be only described by a bilinear regression model. Further, regression models for other aquatic species such as the fathead minnow Pimephales promelas, Daphnia magna and Tetrahymena pyriformis showed that the toxicity of each species is a good predictor for each other.

The conceptual subject of this study was to investigate the effects of microbial biofilms of the hyporheic zone of the river Elbe on nutrient dynamics and elimination. This resulted in four aspects, which were carried out separately. One aspect was the investigation of the dynamics of inorganic nitrogen compounds in the upper sediment layers, as highest microbial activity could be expected due to increased import of nutrients. Dissolved oxygen is suggested to control the nitrogen dynamics in the hyporheic zone, as dissolved oxygen in the flowing water varied seasonally and diurnally due to the photosynthetic activity of the algae and infiltrated in the hyporheic zone. The second aspect was the investigation of advective transport of algal cells through porous media. In laboratory columns the retention and retardation of morphological different algae was estimated. In the year 2001, it was possible to use the diving bell of the Office of Water and Navigation Magdeburg. Samples of the river bed at two different sites (Dresden-Übigau and Coswig near Lutherstadt-Wittenberg) were taken. Microbial activity rates, detrital and grain size parameters were detected. This sample material was also used for the detection of the microbial biocoenosis at the two sites. The microorganisms of the flowing water, the interstitial water and associated to the sediment were characterized by means of the fluorescence in situ hybridization (FISH) technique. Multivariate statistical analysis was performed on the FISH data at different spatial and phylogenetic scales. / Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung von mikrobiellen Biofilmen in hyporheischen Sedimenten der Elbe sowie deren Auswirkungen auf die Stoffdynamik und die Nährstoffelimination. Daraus ergaben sich vier Teilaspekte, die separat bearbeitet wurden. Ein Aspekt war die Untersuchung der Stickstoffdynamik in den obersten Sedimentschichten, da hier aufgrund des erhöhten Importes von Nährstoffen die höchste mikrobielle Aktivität zu erwarten ist. Wesentliche biologische Steuergröße ist hierbei vermutlich der Gelöstsauerstoff, der saisonal sowie diurnal durch die photosynthische Aktivität der Algen auch die biochemischen Umsätze im hyporheischen Interstitial beeinflußt. Der zweite Aspekt war die Untersuchung des advektiven Transportes von Algen durch poröse Medien. In Laborversuchen wurde die Retention und die Retardation von morphologisch unterschiedlichen Algen untersucht. Im Jahr 2001 konnte der Taucherschacht des Wasser- und Schiffahrtsamtes Magdeburg genutzt werden. Dadurch konnte Probenmaterial aus der Flußmitte an zwei unterschiedlichen Standorten (Dresden-Übigau und Coswig bei Lutherstadt-Wittenberg) entnommen werden. Es wurden mikrobielle Umsatzraten, Detritus- und Korngrößen- Kenngrößen bestimmt. Ebenfalls am Probenmaterial der Taucherschachtaktion wurde die Fluoreszenz in situ Hybridisierung angewendet. Dies ermöglichte eine Bestandsaufnahme der Bakterien sowohl im Freiwasser der beiden Standorte, als auch im Interstitialwasser und den Bakterien assoziiert ans Sediment. Die Ergebnisse wurden auf unterschiedlichen räumlichen und phylogenetischen Ebenen mit multivariaten statistischen Methoden ausgewertet.

This work focused on the further characterisation of Idhp and of the Krebs cycle enzymes citrate synthase 1 (Cit1p) and malate dehydrogenase 1 (Mdh1p) both of which have been identified as RNA-binding proteins without known RNA recognition motifs. Besides analysing their effects on mitochondrial translation and their organisation in protein complexes the work focused on the characterisation of the RNA-binding properties of recombinant Cit1p and Mdh1p: · Cit1p and Mdh1p play no essential role in mitochondrial protein synthesis. · Idhp is in a complex of molecular weight larger than the cytochrome c oxidase (250 kDa). · Cit1p and Mdh1p are in mitochondrial complexes smaller than 250 kDa. · 1000-fold molar excess of tRNA referring to COX2 leader RNA did not inhibit the RNA-binding of Cit1p and Mdh1p. · Cit1p and Mdh1p bind mitochondrial mRNAs (sense and antisense). The influence of cofactors and substrates on RNA-binding was analysed in order to reveal a possible link between the enzymatic function and the property of RNA-binding: · Acetyl-CoA and ATP inhibited the RNA-binding of Cit1p and Mdh1p at a concentration of 5 mM.

Im Rahmen dieser Arbeit sollte geprüft werden, welchen Einfluss die Aufnahmewege Wasser und Nahrung auf die Toxikokinetik der 14C-markierten Testsubstanzen Terbutryn und Benzo[a]pyren bei den aquatischen Invertebraten Gammarus fossarum, Asellus aquaticus und Lumbriculus variegatus haben. Es wurden die toxikokinetischen Parameter zur Aufnahme und Elimination von 14C-Terbutryn und 14C-Benzo[a]pyren in Biokonzentrations- und Biomagnifikationsexperimenten untersucht. Die Verwendung der Tracertechnik ermöglichte Untersuchungen zum Metabolismus mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC). Hierzu wurden Extraktionsmethoden und Trennsysteme für den Nachweis der Metabolite in den Organismen, in Blattscheiben und im Hälterungswasser entwickelt. Für 14C-Terbutryn und 14C-B[a]P konnte das Wasser als Hauptaufnahmeweg für die untersuchten Invertebraten identifiziert werden. Die beiden Testsubstanzen wurden bei den untersuchten Invertebraten über die Nahrung aufgenommen. Es fand jedoch keine Anreicherung über die Nahrung statt. Die Aufnahme von 14C-Terbutryn und 14C-B[a]P erfolgte bei den untersuchten Invertebraten über das Wasser schneller als über die Nahrung. Die Elimination von 14C-Terbutryn nach Aufnahme über die Nahrung erfolgte mit Ausnahme von A. aquaticus bei den untersuchten Organismen langsamer als nach Aufnahme über das Wasser. 14C-B[a]P wurde durch die untersuchten Organismen mit Ausnahme von G. fossarum nicht wieder eliminiert. Für die untersuchten aquatischen Invertebraten wurden Korrelationen zwischen dem log Kow und dem log BCF durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass es eine lineare Beziehung zwischen log Kow und log BCF gibt. Jedoch bestehen in Abhängigkeit von der Spezies und der Substanz Unterschiede in den Eigenschaften der Regressionsgeraden sowie in der Güte der Anpassung.

Microbial and chemical processes in the sediment of standing waters have a big influence on the release of nutrients and the trophic state. Due to the strong interactions between sediment and water body and the storage of materials sediments can be consulted as an important additional source of information for the evaluation of the trophic state and for the estimation of future trophic developments. Because of relatively small fluctuations the parameters in the sediment and pore water are well suitable for a trophic validation. Sediments and pore water of four reservoirs with different trophic characteristics were sampled in regular intervals (Neunzehnhain I - oligotrophic; Muldenberg - oligotrophic, dystrophic; Saidenbach - mesotroph; Quitzdorf - polytrophic). Many chemical and microbial parameters were examined regarding the trophic dependancy and the possibility for including these parameters into a trophic evaluation system. The concentrations of SRP, ammonium, and alkalinity in the pore water and the metal:phosphorus-quotient (Al:P, Fe:P) in the dry sediment showed the biggest trophic dependancy, so that these parameters are applicable for a sediment referred trophic assessment of standing waters. The polytrophic reservoir Quitzdorf has exhibited an extreme abundance of the cyanobacterium Microcystis for years. Investigations of the water body showed that apart from parameters like the water temperature the mass growth of Microcystis in the reservoir is obviously very strongly affected by the nitrogen:phosphorus-quotients in the water body. In laboratory experiments with sediments of this reservoir the phosphorus release from the sediment could be significantly lowered by the addition of aluminum and a part of the phosphorus could be shifted from the reductively soluble iron bound phosphorus fraction into the stable aluminum bound phosphorus fraction. / Die chemischen und mikrobiellen Prozesse im Sediment von Standgewässern haben großen Einfluss auf die Freisetzung von Nährstoffen und die Trophie. Aufgrund der starken Wechselwirkungen zwischen Sediment und Wasserkörper und der Speicherung von Stoffen in den Sedimenten können Gewässersedimente als wichtige zusätzliche Informationsquelle für die Bewertung des Trophiezustandes und zur Abschätzung zukünftiger trophischer Entwicklungen herangezogen werden. Durch relativ geringe Schwankungen sind die Parameter im Sediment und Porenwasser gut für eine Trophieeinschätzung geeignet. Die Sedimente und das Porenwasser von vier Talsperren mit unterschiedlichen trophischen Eigenschaften wurden in regelmäßigen Abständen beprobt (Neunzehnhain I ? oligotroph; Muldenberg ? oligotroph, dystroph; Saidenbach ? mesotroph; Quitzdorf ? polytroph). Es wurden viele chemische und mikrobielle Parameter im Sediment und Porenwasser im Hinblick auf die Trophieabhängigkeit und eine mögliche Einbeziehbarkeit in ein trophisches Bewertungssystem untersucht. Die größte trophische Abhängigkeit konnte bei den Konzentrationen von SRP, Ammonium, und Alkalinität im Porenwasser und den Metall:Phosphor-Quotienten (Al:P, Fe:P) im Trockensediment gefunden werden, sodass diese Parameter gut für eine sedimentbezogene Trophiebewertung von stehenden Gewässern geeignet sind. Die polytrophe Talsperre Quitzdorf weist seit Jahren ein extremes Massenwachstum des Cyanobakteriums Microcystis auf. Untersuchungen des Wasserkörpers haben gezeigt, dass das Microcystis-Massenaufkommen in der Talsperre neben Parametern wie der Wassertemperatur offensichtlich sehr stark von den Stickstoff:Phosphor-Quotienten im Wasserkörper beeinflusst wird. Laborversuche mit Sedimenten dieser Talsperre haben ergeben, dass die P-Freisetzung aus dem Sediment durch die Zugabe von Aluminium signifikant herabgesetzt werden und ein Teil des Phosphors von der reduktiv löslichen eisengebundenen P-Fraktion in die stabile aluminiumgebundene P-Fraktion verlagert werden konnte.

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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Cbs1p und Cbs2p, zwei spezifische Translationsaktivatoren der COB-mRNA. Im Mittelpunkt standen sowohl die weitere molekularbiologische und biochemische Charakterisierung von Cbs1p als auch ein Screening von Interaktionskandidaten, die mit Cbs1p und/oder Cbs2p physikalisch wechselwirken könnten. Cbs1p liegt als peripheres Membranprotein fest mit der inneren Mitochondrienmembran matrixseitig assoziiert vor. Dabei spielen möglicherweise hydrophobe und/oder Protein-Protein-Wechselwirkungen mit integralen Membranproteinen eine essentielle Rolle bei der Membranverankerung von Cbs1p. Durch die Identifizierug von atmungsdefekten Cbs1p-Mutanten, deren Mutationen in Bereichen mit Homologie zu RNA-bindenden Proteinen liegt, verstärken sich die Hinweise zur Beteiligung von Cbs1p an der direkten physikalischen Wechselwirkung mit dem 5´-leader der COB-mRNA. Darüber hinaus konnte gezeigt werden,, dass die abspaltbare Präsequenz nicht notwendig für einen mitochondrialen Import ist. Die Ergebnisse präzisieren und erweitern das vorliegende Modell der Wirkungsweise der Translationsaktivatoren Cbs1p und Cbs2p (Michaelis, 1991). Aufgrund der Membranverankerung von Cbs1p wird auch die gebundene COB-mRNA in räumlicher Nähe zur Membran gebracht. Darüber hinaus definiert Cbs1p damit möglicherweise auch den Ort der Insertion des nascierenden Apocytochrom b in die Membran. Cbs2p vermittelt die Bindung zur kleinen Untereinheit der mitochondrialen Ribosomen und könnte seinerseits ebenfalls in Interaktionen mit Untereinheiten des bc1-Komplexes involviert sein.

The purpose of this study was the investigation of several transport systems expressed at the BBB. The identification and functional characterization of such transport systems is essential to provide a basis for strategies to regulate drug disposition into the brain. Immortalized rat brain endothelial cells (RBE4 cells) have been used in this study as an in vitro model of the BBB. The present study has shown that the RBE4 cells are a suitable model of the BBB for transporter studies. These cells do express the amino acid transport systems L and y+, which are known to be present at the BBB. The uptake of L-tryptophan, a neutral amino acid transported by system L, exhibited a half saturation constant (Kt) of 31 µM and a maximal velocity rate (Vmax) of about 1 nmol/mg/min in RBE4 cells. The kinetic constants of the L-arginine uptake, representing system y+ transport activity, into RBE4 cells were determined with a Kt value of about 55 µM and a Vmax of 0.56 nmol/mg/min. Furthermore the expression of two sodium dependent transporters, the 5-HT transporter (SERT) and the organic cation/carnitine transporter OCTN2, was shown at the RBE4 cells. Uptake studies with radiolabeled 5-HT exhibited a saturable, sodium dependent transport at RBE4 cells with a Kt value of about 0.40 µM and a Vmax of about 52 fmol/mg/min. L-carnitine and TEA (tetraethylammonium) are known to be transported by the OCTN2 transporter. The uptake of L-carnitine into RBE4 cells was shown to be sodium dependent and saturable with a Kt value of 54 µM and a maximal velocity of about 3.6 pmol/mg/min. In contrast, the organic cation TEA follows a sodium independent uptake mechanism at RBE4 cells. Also a sodium independent choline uptake into the cells was discovered but the molecular identity remained unknown. This saturable choline transport exhibited a Kt value of about 22 µM and a maximal velocity of about 52 pmol/mg/min.

In der Studie wurde die Ernährung und die Verteilung von larvalen und juvenilen Stadien von Plötze (Rutilus rutilus (L.)) und Barsch (Perca fluviatilis L.) untersucht. Untersuchungsgewässer war der Feldberger Haussee, ein geschichteter eutropher Hardwassersee, der seit über 15 Jahren biomanipuliert wurde. Der Bestand an Barschen war in diesem Gewässer im gesamten Biomanipulationszeitraum sehr gering (< 1% der Gesamtfischbiomasse). Längerfristig stabilisiert, aus wissenschafticher Sicht, eine hoher Bestand an piscivoren Barschen die Effekte der Biomanipulation. Ziel der Untersuchung war daher die Überprüfung der Hypothese, dass das Vorhandensein von Konkurrenz um die Ressource Zooplankton zwischen den juvenilen Barsch und Plötzen für den geringen Barschbestand verantwortlich ist (PERSSON & GREENBERG 1990, PERSSON et al. 1991). Die Ergebnisse der Untersuchungen ließen sich in folgenden Punkten zusammenfassen: i) Der juvenile Barsch segregierte in der Hochsommer- bis Herbstperiode in eine spezielle Nahrungsnische. Die beiden Fischarten unterschieden sich deutlich bezogen auf die Art der bevorzugten Zooplankter (0+-Barsch vorwiegend Eudiaptomus, Diaphanosoma, Leptodora; 1+/2+-Plötzen fraßen Cladocerennahrung Bosmina und in hohen Anteilen auch Daphnia). Separation und Aufteilung der Zooplanktonresourcen konnte auch für die bevorzugte Größe der Zooplankter beobachtet werden. Die hohen Wachstumsraten und der gute Konditionszustand des juvenilen Barsches sowie das Fehlen von Wintermortalität ließen konkurrenzinduzierte Mortalität als Begründung für den geringen Bestand nicht glaubhaft erscheinen. ii) Die räuberbedingte saisonale Mortalität der juvenilen Barsche in der Hochsommer- bis Herbstperiode ließ sich bei den 0+-Barschen und 1+-Barschen jeweils auf bis zu 90% einschätzen. Dadurch wurde auch ein starker Jahrgang (wie 1997) innerhalb der ersten zwei Lebensjahre auf bis zu 99% reduziert. iii) Als Alternativhypothese wurde aus den Ergebnissen der Studie und den Bedingungen am Feldberger Haussee gefolgert, dass eine Kombination von langer zooplanktivorer Phase und einem hohen Bestand an effektiven pelagischen Piscivoren (wie Sander lucioperca L.) für den geringen Barschbestand verantwortlich ist. / In the study the feeding behaviour and distribution of larval and juvenile stages of roach (Rutilus rutilus (L.)) and perch (Perca fluviatilis L.) was examined. The object of the study was the Lake Haussee, an stratified eutrophic hardwater lake that was biomanipulated for more than fifteen years. Over the whole period of biomanipulation the portion of perch population did not reach the level of one percent of the total fish biomass. From the scientific point of the view, a high biomass of piscivorous perch may stabilize the effects of biomanipulation in the long run. The aim of the study was to evaluate the hypothesis of strong competitive interaction between juvenile roach and perch for zooplankton, which could be responsible for the minor population of perch in lakes (PERSSON & GREENBERG 1990, PERSSON et al. 1991). The results of the study can be summarised as follows: i) In the period of midsummer to autumn juvenile perch segregated to a special food niche. In comparison to 1+/2+-roach, which fed on cladocerans (e.g. Bosmina and a high portion of Daphnia), 0+-perch preferred Eudiaptomus, Diaphanosoma and Leptodora. Thus, partitioning and separation were also observed for size-selectivity. Furthermore, the high growth rates and the good state of condition of the young perch as well as the lack of winter mortality did not indicate a competitive-induced mortality in the Lake Haussee. ii) In the period of midsummer to autumn the predator-induced seasonal mortality of juvenile perch (groups like 0+/1+) was estimated nearly up to 90 percent. Thereby, also a strong age group (like 1997) of juvenile perch was reduced up to 99 percent within the first two years of life. iii) The results of this study supported an alternative hypothesis: the morphological conditions of Lake Haussee, a prolonged zooplanktivore period of juvenile perch in combination with a strong stock of an effective pelagic piscivore predator (like Sander lucioperca L.) are responsible for the low perch stock.