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An evaluative survey with constructive suggestions to promote media competency at universities
No full textAngesichts der Omnipräsenz von multimedial und zudem zunehmend digital vermittelten Informationsbeständen stellt Medienkompetenz heute eine der entscheidenden Voraussetzungen für die Teilhabe am gesellschaftlichen Leben dar. Da die Förderung von Medienkompetenz in Deutschland vor allem in die Zuständigkeit des schulischen Deutschunterrichts fällt, kommt einer daraufhin ausgerichteten Ausbildung von Studierenden der Germanistik eine Schlüsselrolle zu, denn als zukünftige Förderer von Medienkompetenz müssen sie zunächst einmal selbst medienkompetent sein.
An diesem Punkt setzt die vorliegende Studie ein, indem sie zunächst den IST-Zustand in Form einer Evaluation der Medienkompetenzstände einer Stichprobe von Germanistikstudierenden erhebt und auf Basis der Ergebnisse Vorschläge zur weiteren (und besseren) Ausbildung angehender Deutschlehrer macht. Denn wie die Studie zeigt, hat es der Deutschunterricht im tertiären Bildungssektor mit Lernenden zu tun, die zwar meist sehr routiniert unterschiedlichste Medien nutzen, die sich aber oftmals auch in ihrer Mediennutzung überfordert fühlen und nur selten über Strategien verfügen, die es ihnen ermöglichen, die ihnen verfügbaren Informationsbestände kritisch-reflexiv zu beurteilen.
Die Studie richtet sich an Dozenten germanistischer Fachbereiche und der Pädagogik genauso wie an Deutschlehrerinnen und Deutschlehrer der Sekundarstufe II. Bildungstheoretiker mit dem Schwerpunkt empirischer Lehr-Lernforschung erhalten wertvolle Hinweise.Given the omnipresence of multimedia and increasingly digitally transmitted information, media competency is one of the most crucial qualifications to take part in social life today.
As the promotion of media competency in Germany falls mainly under the responsibility of German teachers at school, the corresponding education of students of German studies has a key role, because as the future facilitators of media competency they have to be media competent to begin with.
This study starts exactly at this point, by first assessing the status quo with an evaluation of the media competency levels of students of German studies, and then giving constructive suggestions for a better education of prospective German teachers on the basis of the results.
The study shows that learners of German studies in the tertiary education sector are generally well-versed in using a variety of different media, but often feel overwhelmed and lack the right strategies to gauge the available information in a critical and reflexive way.
This study is directed to professors and lecturers at departments of German studies and pedagogy as well as to German teachers of upper secondary education.
Philosophers of education with a focus on empirical teaching/learning research receive valuable information
Apparative and methodical developments
No full textDie Menge der technisch produzierten Nanopartikel wächst ebenso wie die Zahl ihrer Anwendungen in Materialien mit innovativen Eigenschaften stetig an. Hierdurch geht eine Exposition von Mensch und Umwelt und damit die potentielle Schädigung von Gesundheit und Ökosystemen einher. Nanopartikel finden in vielen alltäglichen Produkten wie zum Beispiel Sonnencremes, Oberflächenveredelungen und Kosmetika ihre Anwendungen. Bedingt durch ihre geringe Größe besitzen diese Partikel eine erhöhte Reaktivität, mit der eine erhöhte Toxizität einhergehen kann. Allerdings sind die verfügbaren Methoden zum Nachweis von Nanopartikeln in wässrigen Medien hinsichtlich ihrer Nachweisgrenze und Spezifität mit erheblichen Einschränkungen verbunden. Deshalb wurden im Rahmen dieser Arbeit methodische und apparative Entwicklungen durchgeführt, um das Verhalten und somit das Vorkommen sowie die möglichen Expositionsrouten von Nanopartikeln in aquatischen Systemen zu quantifizieren und zu charakterisieren.
Hierzu wurde eine Apparatur zur Messung der dynamischen Lichtstreuung (DLS) entwickelt und aufgebaut und mit einem ebenfalls selbst entwickelten Brownian-Motion-Nanoparticle-Sizers (BMNS), welcher Partikelgrößen anhand der thermischen Trajektionspfade bestimmt, kombiniert. Diese vollkommen neuartige Apparatur wurde Dynamic Particle Sizer (DPS) benannt. Mit dem DPS lassen sich nun erstmalig reale Partikelverteilungsbreiten, wie sie auch in Umweltproben zu beobachten sind, zuverlässig untersuchen. Des Weiteren wurde der DPS erfolgreich validiert und es konnte gezeigt werden, dass sowohl die benutzte Laserleistung als auch die beobachtete Partikelkonzentration eine Rolle bei der Charakterisierung von Nanopartikeln spielen.
Mit den entwickelten Systemen wurden Wechselwirkungen von ladungsstabilisierten Silbernanopartikeln in verschiedenen wässrigen Medien mit unterschiedlichen Elektrolyten untersucht. Hierbei bestätigte sich, dass die repulsive Barriere ladungsstabilisierter Partikel durch ionische Komponenten geschwächt oder zerstört wird, wodurch die Bildung von Agglomeraten begünstigt wird. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die Ladung des Anions der ionische Komponente einen signifikanten Einfluss auf die Zerstörung der repulsiven Barriere hat. Die untersuchten Systeme zeigten zudem gute Übereinstimmungen mit durchgeführten Simulationen auf Basis der DLVO-Theorie.
Da sich im Brauchwasser üblicherweise nicht nur ionische Komponenten sondern auch Biomoleküle wie Proteine oder Huminstoffe befinden, wurde in einer weiteren Messreihe das Verhalten von citrat-stabilisierten Silbernanopartikeln bezüglich dieser Moleküle untersucht. Hier konnte exemplarisch gezeigt werden, dass Proteine in der Lage sind, auf Partikeloberflächen zu absorbieren, wobei sich eine sterische oder elektrosterische Stabilisierung auf der Nanopartikeloberfläche bildet. Zudem konnte gezeigt werden, dass das gut bekannte Protein Humanes-Serum-Albumin (HSA) Monolagen auf dem untersuchten Kolloid bildet und dieses somit aufgrund der entstehenden sterischen oder elektosterischen Stabilisierung gegen ionische Komponenten stabilisiert. Ebenfalls konnte eine neue Methode entwickelt werden, um Bindungsaffinitäten von Proteinen auf nanopartikulären Oberflächen anhand der Hemmung der detektierten Agglomerationsgeschwindigkeit präzise zu bestimmen. Um den Verlauf einer solchen Liganden-Austausch-Reaktion besser charakterisieren zu können, wurde exemplarisch der auf der nanopartikulären Oberfläche stattfindende Austausch von Citrat und TPPTS mit der Methode der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie untersucht.
Nachdem die möglichen Wechselwirkungen von Nanopartikeln mit aquatischen Systemen genau bestimmt wurden, wurde das Verhalten und das Vorkommen von Nanopartikeln in Brauch- und Umweltgewässern untersucht. Hierzu wurde eine neue Methode entwickelt, um die absolute Nanopartikelkonzentration pro Volumeneinheit anhand der Anzahl der detektierten Nanopartikel in der Beobachtungsebene zu bestimmen.
Da Schwimmbäder aufgrund des Abwaschens von Sonnencremes eine erhöhte Partikelkonzentration besitzen sollten, wurden zur Testung der Methode drei exemplarisch gewählte Schwimmbäder auf partikuläre Komponenten untersucht. Hier konnten tatsächlich Partikel in einem Größenbereich von 100 nm beobachtet werden. Allerdings konnte aufgrund der geringen Konzentration das Material nicht identifiziert werden. Somit konnten keine Aussagen darüber gemacht werden, ob die beobachteten Partikel natürlichen oder anthropogenen Ursprungs waren. Es konnte allerdings gezeigt werden, dass die entwickelte Methode auch in sehr schwach konzentrierten partikulären Suspensionen zur Charakterisierung von Nanopartikeln angewandt werden kann und somit eine niedrigere Detektionsgrenze als herkömmliche Analysemethoden, wie zum Beispiel ICP-MS/-OES, besitzt.
Abschließend wurde das Verhalten in realen Gewässerproben untersucht und es konnte ein Verfahren entwickelt werden, welches es ermöglicht, das Verhalten von bekannten ladungsstabilisierten partikulären Suspensionen in realen Gewässern anhand der vorkommenden Ionen-Konzentrationen mit den aus der DLVO-Theorie resultierenden Annahmen abzuschätzen
Der C-Test als Lesetest bei Muttersprachlern
No full textIn der hier vorgelegten Arbeit soll untersucht werden, ob der C-Test als Testformat zur Überprüfung der Lesekompetenz der Studierenden geeignet ist und ob sich mit ihm auch die Lesefähigkeit der Studierenden differenziert erfassen lässt.
Die C-Tests werden zunächst zusammen mit adressatenspezifischen Lesetests eingesetzt, um die Korrelation mit der Lesefertigkeit herzustellen. Überprüft wird, ob die Ergebnisse von C-Tests bei erwachsenen Muttersprachlern mit der Lesefertigkeit korrelieren und ob für die Lösung der C-Test-Lücken die Beherrschung von Lesestrategien auf unterschiedlichen Ebenen nachgewiesen werden kann. Während viele empirische Untersuchungen im Bereich Deutsch als Fremdsprache von hohen Korrelationen zwischen dem C-Test und dem Leseverständnistests berichten (vgl. Arras et al., 2002, Eckes & Grotjahn, 2006a,b), gibt es diesbezüglich noch keine Daten für das Deutsche als Muttersprache. In der vorliegenden Untersuchung wird diese Forschungslücke geschlossen, indem dieser Zusammenhang erstmals auch bei erwachsenen Muttersprachlern mit voll entwickelter Sprachfähigkeit untersucht wird. Würden Korrelationen zwischen den C-Tests und den verwendeten Lesetests theoretisch und statistisch nachgewiesen, so ließen sich C-Test-Ergebnisse als Prädiktoren zur Einschätzung der Lesefähigkeit interpretieren
Transcription factor complex formation and chromatin remodeling by Trps1
No full text“Tricho-rhino-phalangeal syndrome” (TRPS) is an autosomaldominant inherited human disorder caused by mutations in the TRPS1 gene and is characterized by craniofacial and skeletal abnormalities. In mice, inactivation of the homologous gene
reproduces the human phenotype, revealing a role for Trps1 in regulating chondrogenesis. The Trps1 protein is a transcription factor with nine predicted zincfinger (zf) domains. Previous
in vitro studies have shown that Trps1 interacts with
Gli3, Hdac4 and Runx2, main transcriptional regulators of chondrocyte proliferation and differentiation. Based on these results, we hypothesize that first the Trps1 zf domains mediate binding with further, yet unidentified, interacting partners and
second Trps1 functions as an adaptor in multiprotein complexes.
To specify the molecular mechanism of Trps1 function, coimmunoprecipitations (Co-IPs) were performed. While the chondrogenic regulators Mef2c, Sin3a and Sox9 did
not bind to Trps1, the heat shock protein Hsp90β and the histonedeacetylase Hdac1 were found as new Trps1-
interacting partners. In contrast, no interaction was
observed with Hdac2, the closest homolog of Hdac1, although both Hdacs are expressed in all chondrocytes and are known to be part of the same complexes. For Trps1 and Hdac1, the interacting domains were mapped to a region encompassing the GATA-
and IKAROS-zfs of Trps1 and the deacetylas
e domain of Hdac1.
Although this domain is present in all Hdac proteins, only Trps1-
interacting Hdacs 1, 4 and 6 have sumoylation sites. The function of this sumoylation in Trps1-Hdac1 interaction has to be analysed in further experiments. As Trps1 GATA-and IKAROS-zfs mediate the interaction with Hdac1 as well as Runx2, a multiprotein complex
formation appears possible. This multiprotein complex formation is supported by FRET experiments showing no direct interaction between Trps1 and Hdac1, indicating that they are connected via other proteins.
To analyze complex formation around Trps1, gelfiltrations
were performed on lysates of ATDC-5 chondrogenic cells. Trps1 and its interacting partners were detected in protein complexes >150
kDa. After isolating Trps1 complexes by Co-IPs, Hdac4, Hdac1 and Hsp90β were present in complexes >500 kDa. Beyond that, changes in
Trps1 multiprotein complex composition during chondrogenesis were analysed in differentiated ATDC - 5 cells. Trps1 protein amount declines during this process leading to a reduction of Trps1 complexes. Hdac1 and Hsp90β still interact with Trps1 in complexes >500 kDa, while the Hdac4 protein amount was insufficient to precipitate with Trps1. The aforementioned complex sizes strongly suggest the existence of further, yet unidentified,
interacting partners. The identification of these proteins will contribute to a more detailed understanding of the mechanism regulating endochondral bone formation.Bei dem „Tricho-Rhino-Phalangealen Syndrom“ (TRPS)
handelt es sich um eine autosomal dominante Erkrankung, die durch craniofaziale und skelettale Missbildungen charakterisiert wird. Die genetische Ursache dieser Erkrankung liegt in
verschiedenen Mutationsarten des TRPS1 Gens. Analysen
Trps1defizienter Mäuse deuten auf eine Funktion von Trps1 in der Chondrogenese hin. DasTrps1Gen kodiert für ein Multizinkfinger(Zf)
-Protein, welches neun Zf-Domänen beinhaltet.
Diese vermitteln die Interaktionen mit den Transkriptionsfaktoren Gli3a und Runx2 sowie der Histondeacetylase Hdac4, bei denen es sich um Regulatoren der Chondrozytenproliferation und
-differenzierung handelt. Basierend auf diesen
Ergebnissen wurde die Hypothese aufgestellt, dass Trps1 erstens über die verschiedenen Zinkfingerdomänen als Adaptorprotein für die Bindung zahlreicher
Interaktionspartner dient und zweitens ein Bestandteil von Multiproteinkomplexen ist.
Zur Aufklärung der Trps1-Funktion wurden Ko-Immunpräzipitationen (Ko-IPs) mit potenziellen Interaktionspartnern durchgeführt. Dabei
konnte eine Interaktion zwischen Trps1 und weiteren
wichtigen Regulatoren der Chondrogenese wie Mef2c, Sin3a und Sox9
nicht nachgewiesen werden. Das Hitzeschockprotein Hsp90β und
die Histondeacetylase Hdac1 dagegen wurden als neue Trps1
-Interaktionspartner identifiziert. Interessanterweise interagierte Trps1 nicht mit Hdac2, obwohl dieses eine 85%igeHomologie zu Hdac1 aufweist und in vielen Prozessen mit redundanter
Funktion beschrieben wurde. Mit Hilfe von Deletionskonstrukten wurden die Interaktionsdomänen für Trps1 und Hdac1 eingegrenzt. Dabei ist die Hdac1-
Deacetylasedomäne für die Interaktion notwendig. Diese Domäne ist in allen Hdacs vorhanden, in den Trps1-interagierenden Hdacs 1, 4 und 6 konnten jedoch spezifische Sumoylierungsstellen identifiziert werden. Ob die Sumoylierung für die Interaktion von Bedeutung ist, muss in weiteren Experimenten untersucht werden.
Für Trps1 konnten die Zf7 - 9 als interaktionsrelevanter Bereich identifiziert werden.
Dieser ist für die Interaktion mit weiteren Proteinen, wie beispielsweise Runx2, einem Hauptregulator der
Knochenentwicklung, verantwortlich. Da Runx2 ebenfalls mit
Hdacs interagiert, wäre die Ausbildung eines gemeinsamen regulatorischen Komplexes möglich. Weitere Hinweise hierfür lieferte die Beobachtung, dass mittels FRET-Analyse keine direkte Protein-Proteininteraktion gezeigt werden konnte.
Demzufolge könnten Trps1 und Hdac1 Bestandteile eines Multiproteinkomplexes sein, in dem sie über andere Proteine verknüpft sind.
Um diese mögliche Komplexbildung zu untersuchen, wurden Gelfiltrationen durchgeführt.
Diese Experimente zeigten, dass Trps1 und seine Interaktionspartner
in 500 - 150kDa großen Komplexen vorliegen. Nach Isolation
und Aufreinigung konnten Hdac1, Hdac4 und Hsp90β in Trps1-Komplexen >500 kDa nachgewiesen werden. Ob diese Komplexe während der Chondrogenese erhalten bleiben, wurde
anhand der chondrogenen ATDC-5 Zelllinie untersucht, die bis zum Stadium von hypertrophen Chondrozyten differenziert wurde. Während der Differenzierung reduzierte sich sowohl die Trps1
-Proteinmenge als auch das Größenspektrum der Trps1-
Komplexe. Im Unterschied zu undifferenzierten ATDC-5 Zellen war in differenzierten Zellen eine geringere Menge an
Hdac4 vorhanden und konnte nicht mehr mit Trps1 präzipitiert werden. Hdac1 und Hsp90β lagen auch in differenzierten
ATDC-5 Zellen in Trps1-Komplexen >500 kDa vor.
Aufgrund der kalkulierten Größen müssen jedoch noch weitere, bislang unbekannte oder nicht untersuchte, Trps1-
Bindepartner vorliegen, deren Identifikation zum Verständnis der Regulation der enchondralen Ossifikation
beitragen kann
Modification of 2D-Materials by Swift Heavy Ion Irradiation
No full textSince the isolation of graphene in 2004, two-dimensional crystals have attracted a lot of attention in a variety of scientific fields. Thus, Andre Geim and Kostya Novoselov were honoured with the Nobel Prize in 2010 for their findings. Ten years later, the interest
in materials like graphene and single layer MoS2 is still growing. In order to actually implement these new materials in the plentitude of applications that are envisaged, new tools are needed. The purpose of this work is to investigate whether swift heavy ions (highly charged ions with typical energies ranging from 100 MeV to GeV) can be used as such a new tool for the modification of the morphology and doping of these materials.
To obtain two-dimensional crystals of the highest quality, the mechanical exfoliation technique is used to prepare graphene and MoS2 single layers on various substrates. However,
as the samples are prepared in ambient the resulting single layers are usually contaminated with adsorbates and water is intercalated between the crystal and the substrate.
Furthermore, the presence of the substrate alone results in a significant change of the properties of two-dimensional crystals. Therefore graphene and MoS2 prepared on different substrates are investigated using non-contact atomic force microscopy and Kelvin probe force microscopy in situ to probe the contribution of adsorbates, intercalated water and the substrate itself under defined conditions.
It has already been shown that graphene is folded upon swift heavy ion impact when irradiated under grazing incidence. In this work, the mechanism of the folding formation is studied and it will be shown that the size of the foldings can be controlled precisely by the energy of the ion, the incidence angle of the ion with respect to the sample surface and the choice of the substrate. In case of single layer MoS2 an additional modification to the morphology can be observed in form of nanoscale slit pores. The length of these slit pores can be controlled by the incidence angle again and the aspect ratio up to 1:600
(width:length). A mechanism for the formation of the slit pores is formulated: a thermal spike generated by the intense electronic excitation of the swift heavy ion is heating up the substrate on which MoS2 is attached. The temperature at the surface is exceeding the melting temperature of MoS2 and results in the formation of the slit pore.
The last part of this thesis deals with the possibility of doping graphene using swift heavy ions. By preparing graphene samples without an intercalated water layer, the folding formation can be prevented. Instead, a surface track is created into the atomically thin carbon layer. This surface track significantly increases the hole charge carrier concentration in graphene and it will be shown that the surface tracks are created by implantation of Si atoms from the substrate due to the swift heavy ion irradiation
Elektronenbeugung mit Femtosekunden Zeitauflösung: Analyseverfahren zur Interpretation der Gitteranregung
No full textIn dieser Dissertation werden zeitaufgelöste Elektronenbeugungsexperimente an den Materialien Bismut und Nickel vorgestellt, die in Transmissions- (TED) und Reflexionsgeometrie (RHEED) durchgeführt wurden. Eine Modifikation der Quellgröße des Elektronenpulses in den TED-Experimenten hat zu einem größeren Detailreichtum der Beugungsbilder geführt. Im RHEED-Experiment ist mit der Verwendung von schräggestellten Pulsfronten der anregenden Laserpulse eine Verbesserung der Zeitauflösung auf etwa 1 ps realisiert worden.
Zur Analyse der zeitabhängigen Streuintensitätsänderungen wurde basierend auf dem Debye-Waller-Effekt ein Verfahren entwickelt, dass es prinzipiell ermöglicht die mittleren quadratischen Auslenkungen parallel und senkrecht zur Oberfläche der Probe zu ermitteln.
Die Interpretation der TED-Experimente an Bismut lieferte eine Zeitkonstante für die Anregung der Volumenmoden von etwa 3 ps. Aus dem Vergleich zum oberflächenempfindlichen RHEED-Experiment kann geschlossen werden, dass die Anregung der Oberflächenmoden über einen Energietransfer von den Volumenmoden auf einer Zeitskala von 12 ps geschieht. Die größere Änderung der absoluten Beugungsintensität beim RHEED-Experiment lässt den Schluss zu, dass neben dem größeren Impulsübertrag bei RHEED vor allem die größere Auslenkung der Oberflächenatome dafür verantwortlich ist.
In den Transmissionsbeugungsexperimenten wurden sowohl auf l ≠ 0 Ordnungen (Experimente an einer gedrehten Bismutprobe) als auch auf l = 0 Ordnungen bei senkrechter Inzidenz der Elektronen (Experimente an Nickel) Modulationen der Streuintensitätsänderungen beobachtet. Diese sind auf longitudinale akustische Wellen zurück zu führen. Ursache der Streuintensitätsänderungen ist die Verformung und Verlagerung der Ellipsoide im reziproken Gitter, wobei letztere ausschließlich bei Ordnungen mit l ≠ 0 auftritt. Die Beobachtungen können qualitativ mit einem vereinfachten Modell in Periodizität und Vorzeichen der Streuintensätsänderung beschrieben werden. Die Beugungsexperimente liefern unter anderem auch die Zeitkonstanten für die Dämpfung der Expansions- und Kompressionwellen.In this dissertation time resolved electron diffraction experiments in transmission (TED) and reflection geometry (RHEED) on Bismuth and Nickel will be shown. An optimization of the electron source size of the TED-experiment lead to several new darker spots in the diffraction pattern. The implementation of an optical pulse front tilting device in the RHEED setup enables diffraction experiments with a time resolution of about 1 ps.
Based on the Debye-Waller effect a method to analyze the diffraction intensity decrease after femtosecond laser excitation was developed. This in principle enables the possibility to obtain mean squared displacements parallel and normal to the sample surface from the intensity changes in the diffraction pattern.
The time constant for the build-up of bulk modes in Bismuth of about 3 ps was obtained from transmission electron diffraction experiments. A surface sensitive RHEED-experiment on Bismuth revealed a time constant of 12 ps for the build-up of surface vibrations after laser excitation. Comparison of the two experiments lead to the conclusion that surface modes are excited via energy transfer from bulk modes. Furthermore the larger total change of diffraction intensity in RHEED is not solemnly due to a lager momentum transfers. It could be concluded that the amplitude of the surface vibration needs to be larger, too.
Transmission electron diffraction experiments showed a diffraction intensity modulation on l ≠ 0 (experiments on tilted Bismuth samples) and l = 0 (experiments on Nickel by normal electron pulse incidence) orders. These are due to longitudinal acoustical waves. The propagating expansion and compression waves variate the shape and the position of the ellipsoids in the reciprocal lattice. By a simple model calculation it was possible to describe the observed periodicity and sign of the intensity change. The damping time constant of the expansion and compression waves could be extracted from the diffraction experiments, too
Detailed Investigation on Electromagnetic Noise in Permanent Magnet Brushless Motors for Hybrid Vehicles
No full textDetaillierte Untersuchung des elektromagnetischen Geräusches in Permanenterregten Motoren für Hybridfahrzeuge
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein systematischer Ansatz zur theoretischen und praktischen Designbetrachtung, sowie zur rechnerischen Auswertung des Geräuschverhaltens permanenterregter Motoren für den Antriebsstrang von Hybridfahrzeugen untersucht. Diese Arbeit bietet Ingenieuren und Maschinenauslegern detaillierte und spezifische Informationen über das elektromagnetische Betriebsgeräusch, seinen Entstehungsprozess und die für eine Bewertung notwendigen Beziehungen zwischen den verschiedenen physikalischen Bereichen. Dabei werden insbesondere moderne elektromagnetische Konzepte und Wicklungstopologien untersucht, die für die Erfüllung der Anforderungen in einen Hybrid-Antriebsstrang benötigt werden. Die Luftspaltflussdichte, bzw. die magnetischen Kräfte wurden hierbei zeitlich und räumlich analysiert um die entsprechenden Strukturmoden zu ermitteln. Zudem werden wichtige elektromagnetische Parameter vorgestellt, welche einen signifikanten Einfluss auf die Luftspaltoberwellen haben. Detaillierte mechanische und dynamische Analysen, die für den Bewertungsprozess des Betriebsgeräusches notwendig sind, werden im Rahmen der Arbeit ausführlich behandelt. Eine analytische Methode für das Modellieren des Stators und das Berechnen seiner modalen Eigenschaften wurde eingeführt. Die mechanischen Faktoren, die die Ergebnisse von modalen und harmonischen Analysen beeinflussen, wurden sowohl simulativ, als auch experimentell, untersucht. Die Arbeit umfasst zudem die theoretischen Hintergründe von Luft- und Körperschall, sowie weiterer akustisch relevanter Größen. Um den Geräuschpegel berechnen zu können, wurden elektromagnetische, strukturdynamische und akustische Simulationen miteinander kombiniert. Wichtige Maßnahmen, die zu einer Verbesserungen des elektromagnetischen Designs und insbesondere des vibro-akustischen Verhaltens führen, sind herausgearbeitet worden. Beispielsweise wurde der Einfluss von Schrägung auf die Drehmomentwelligkeit und das Geräuschverhalten für eine diskret geschrägte Rotor Topologie untersucht. Eine vollständige Analysekette für die Berechnung des Vibrations- und Geräuschverhaltens wurde sowohl mit analytischen Methoden, als auch mit modernen numerischen Methoden wie der Finite Element Method (FEM), der Boundary Element Method (BEM) und der sogenannten Fast Multi-pole Boundary Element Method (FMBEM) definiert.In this work, a scientific approach for computational evaluation and for theoretical and practical systematic design considerations for noise behavior of Permanent Magnet (PM) brushless motors used in the power train of hybrid vehicles has been established. This work provides designers and engineers with detailed description and specific information about electromagnetic noise, its generation process and the relation between the different scientific fields required in the complete evaluation process. It also explains modern electromagnetic concepts which help to fulfill the requirement of hybrid power train and introduces the different winding topologies. In this work, an explicit analysis of time and space harmonics for air-gap flux density or, rather, of magnetic forces, has been dealt with in detail and then related to their corresponding mechanical modes. The paper also introduces the electromagnetic parameters that contribute to the determination of these harmonics. Detailed mechanical and dynamic analyses needed for the evaluation process of noise have been completely covered. An analytical method for modeling the stator and for calculating its modal characteristics has been introduced. The mechanical factors that affect the results of modal and harmonic analyses are also investigated based on experimental and simulation results. A theoretical background concerning the structure borne sound, the airborne sound and their acoustic parameters is also included. The acoustic simulations were performed to synchronize electromagnetic and mechanical results and subsequently to compute the noise level. The design considerations which improve the electromagnetic design of PM motors and guarantee an enhanced vibration and noise behavior have also been revealed. The skewing effect on the torque ripple and the noise behavior has also been investigated with respect to a discrete skewed rotor topology. A complete chain of analysis for computation of vibration and noise has been defined using the analytical approaches as well as the modern numerical methods such as Finite Element Method (FEM), Boundary Element Method (BEM) and Fast Multi-pole Boundary Element Method (FMBEM)
Characterization of HTRA1 and Calpain 2 interaction
No full textIn der vorliegenden Dissertation wurde die Interaktion von HTRA1 und Calpain 2 charakterisiert und deren potentielle physiologische Rolle analysiert. Die Proteasen HTRA1 und Calpain 2 zeigen beide vielfältige physiologische Funktionen. HTRA1 ist ein wichtiger Bestandteil der extrazellulären Proteinqualitätskontrolle, die Inhibierung von HTRA1 führt beispielsweise zur Akkumulation des mit der Alzheimer’schen Krankheit (AD, alzheimer’s disease) assoziierten Aβ Peptids (Grau et al., 2005). Auch intrazellulär ist HTRA1 in den Verlauf von AD involviert. HTRA1 ist dazu in der Lage das Mikrotubuli bindende Protein Tau und seine Aggregate zu proteolysieren (Tennstaedt et al., 2012). Intrazelluläre Tau Fibrillen und extrazelluläre Aβ Aggregate kennzeichnen AD (Crews & Masliah, 2010). Steigt die extrazelluläre Aβ Konzentration kommt es durch Aktivierung von NMDA (N-Methyl-D-Aspartat) Rezeptoren zu einem Calcium Einstrom in das Cytosol der Zelle. Dadurch wird Calpain 2 aktiviert, kann Tau proteolysieren und die entstandenen Produkte zeigen ein erhöhtes Potential zur Aggregation (Park & Ferreira, 2005). Außerdem aktiviert Calpain 2 verschiedene Kinasen, die durch Hyperphosphorylierung von Tau zur Aggregation von diesem und schließlich zur Apoptose führen können (Vosler et al., 2008). Eine Aktivierung von HTRA1 ist also wünschenswert, die Aktivierung von Calpain 2 ist dagegen ein negativer Faktor in von AD.
Mit Hilfe eines sogenannten C-Terminus Screens konnte Calpain 2 als ein potentieller Interaktionspartner von HTRA1 identifiziert werden. Der C-Terminus Screen wurde in Kooperation mit dem Institut für medizinische Immunologie der Charité-Universitätsmedizin in Berlin durchgeführt und beinhaltete insgesamt 6223 Peptide, die den C-Termini des humanem Proteoms entsprechen. Für die Untersuchung der möglichen Interaktion beider Proteasen wurde Calpain 2 im Verlauf dieser Dissertation kloniert und die Proteinreinigung etabliert. In einem Pulldown-Assay konnte die Bindung von Calpain 2 an HTRA1 nachgewiesen werden. Nach der Vorinkubation beider Proteasen konnte in einer Größenausschlusschromatographie eine neue Proteinpopulation detektiert werden. Diese konnte bei Vorinkubation mit einer Mutante von HTRA1, der die PDZ-Domäne fehlt, nicht beobachtet werden. Die PDZ-Domäne von HTRA1 ist demnach essentiell für die Bildung des HTRA1 – Calpain 2 Komplexes. Durch Vergleiche mit bekannten HTRA1 und Calpain 2 Mengen konnte eine Stöchiometrie im Komplex von 1:1 abgeschätzt werden. Die molekulare Masse des Komplexes wurde mittels statischer Lichtstreuung nach Größenausschlusschromatographie, MALS-SEC (multi-angle light scattering with size exclusion chromatography), genauer analysiert. Der HTRA1 – Calpain 2 Komplex besitzt eine molekulare Masse von 535 ± 0,5 kDa. Der Komplex besteht wahrscheinlich aus einem HTRA1 Trimer (109 kDa), was der stabilen oligomeren Form von HTRA1 entspricht, und vier Calpain 2 Heterodimeren (je 104 kDa). Damit ergibt sich für den HTRA1 – Calpain 2 Komplex eine berechnete molekulare Masse von 525 kDa und eine Stöchiometrie von 3:4 (1:1,3). Des Weiteren wurde die Struktur des Komplexes mittels Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Die Partikel, die im Transmissionselektronenmikroskop detektiert werden konnten, wiesen eine Größe von etwa 18 x 15 x 11 nm auf. Die Längen eines Modells aus Röntgenkristallstrukturen eines HTRA1 Trimers zusammen mit vier Calpain 2 Heterodimeren stimmt mit diesen experimentell bestimmten Längen gut überein. Außerdem konnte festgestellt werden, dass der HTRA1 – Calpain 2 Komplex stabil ist, die Fraktionen des Komplexes der Größenausschlusschromatographie wurden vereinigt und nochmals chromatographisch aufgetrennt. Hier konnte nur der Komplex, nicht jedoch die einzelnen Proteine, detektiert werden. Der HTRA1 – Calpain 2 Komplex dissoziiert demnach nicht in seine Einzelkomponenten. Mittels Immunfluoreszenzfärbungen von HTRA1 und Calpain 2 konnte ebenfalls eine mögliche Kolokalisation und damit wahrscheinlich eine Komplexbildung beider Proteasen in HeLa und SH-SY5Y Zelllinien in vivo gezeigt werden.
Eine Vorinkubation von HTRA1 und Calpain 2 führt zu einer deutlichen Aktivierung von HTRA1 nicht aber von Calpain 2. Es wurden pNA gekoppelte Peptide und das physiologisch relevante Substrat Tau sowie seine Fibrillen getestet. Massenspektrometrische Analysen der Proteolyseprodukte von Tau Fibrillen ergaben, dass der HTRA1 – Calpain 2 Komplex vor allem in der Repeat Regionen und der self assembly Region von Tau, die für die Aggregation verantwortlich ist, vermehrte Schnittstellen im Vergleich zu den einzelnen Proteasen zeigte.
Der HTRA1 – Calpain 2 Komplex könnte in der Bekämpfung von AD eine Rolle spielen. Schon zu Fibrillen aggregiertes Tau könnte nach der Bildung des Komplexes schneller abgebaut und somit die Apoptose der Zelle verhindert werden.The aim of this work was the characterization of the interaction of two proteases, the serine protease HTRA1 and the cysteine protease calpain 2. Both proteases are involved in various neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease (AD). More specifically, HTRA1 is a key player in protein quality control. Inhibition of HTRA1 leads to an accumulation of extracellular Aβ, a hallmark of AD (Grau et al., 2005). Intracellular HTRA1 is known to degrade tau and its aggregates (Tennstaedt et al., 2012). Elevated concentrations of the extracellular Aβ lead to an activation of NMDA (N-methyl-D-aspartate) receptors followed by an influx of calcium ions into the cytosol. Consequently, calpain 2 gets activated upon increasing calcium concentrations. Calpain 2 is involved in AD by degrading tau and activating various kinases, which promote the aggregation of tau by phosphorylation and finally lead to apoptosis (Vosler et al., 2008).
A screen involving a nonredundant set of 6223 decameric peptides, which correspond to the C-termini of all human proteins revealed candidate ligands of HTRA1 (cooperation with Institut für medizinische Immunologie, Charité-Universitätsmedizin, Berlin). The hits from this screen suggest that HTRA1 and calpain 2 might interact. To test this hypothesis human calpain 2 and its small human subunit were expressed in E. coli and the calpain 2 heterodimer was purified. Interaction of HTRA1 and calpain 2 could be demonstrated by using pulldown-assays. Moreover, incubation of the calpain 2 heterodimer with HTRA1 resulted in the formation of a stable complex as detected by size exclusion chromatography. The formation of the HTRA1 – calpain 2 complex was probably mediated via the PDZ domain of HTRA1 due to the fact that PDZ-less HTRA1 failed to form a complex. The complex was stable after reinjection as it did not dissociate into the single components. 1:1 stoichiometry of the HTRA1 – calpain 2 complex was determined. Detailed analysis of the molecular weight of this complex was performed via multi-angle light scattering in combination with size exclusion chromatography (MALS-SEC). This analysis revealed a size of 535 ± 0,5 kDa. The formation of the protease complex was additionally confirmed via a negative staining technique using transmission electron microscopy whereby particles of similar size were detected. A model was introduced based on the parameters molecular weight, stoichiometry and the size of the particles. It consistent of four calpain 2 heterodimers, each 104 kDa, bound to one HTRA1 trimer (109 kDa). The calculation of the complex model showed a molecular weight of 525 kDa and a stoichiometry of 3:4 (1:1,3) and with that confirmed the obtained data. By using immunofluorescently labeled HTRA1 and calpain 2 a possible colocalization in HeLa and SH-SY5Y cells could be demonstrated.
Further, digestion assays suggested that the formation of the protease complex increases the activity of HTRA1. Additionally, the use of mass spectrometry indicated more proteolysis sites in the repeat region of tau fibrils.
This protease complex could play an important role in various diseases, especially in AD. Calpains are known to be an aggravating factor in AD and HTRA1 is implicated in the digestion of pathogenic aggregates like tau, therefore this protease complex where HTRA1 is activated by calpain 2 could be beneficial to cell survival
Specific Quantification of S-Nitrosothiols
No full textStickstoffmonoxid (NO) ist als einer der bedeutendsten physiologischen Mediatoren an zahlreichen Regulationsvorgängen beteiligt. Während NO sehr rasch abgebaut wird, stellen die aus einer Reaktion von NO mit Thiolen im Organismus entstehenden S-Nitrosothiole stabilere Verbindungen dar. Nachdem S-Nitrosothiole zunächst als mögliche Transport- und Speicherformen des kurzlebigen NO angesehen wurden, kann die S-Nitrosierung von Proteinen eine posttranslationale Modifikation darstellen und intrazelluläre Signalwege beeinflussen.
Zur Untersuchung dieser postulierten Abläufe ist letztendlich der analytische Nachweis der S-Nitrosierung von Proteinen notwendig, was üblicherweise mit Hilfe der sogenannten „Biotin-Switch“-Technik erfolgt. Hierbei werden die S-Nitrosothiole zum korrespondierenden Thiol reduziert, das im Weiteren mit einem Antikörper nachgewiesen wird. Diese Reduktion bestimmt die Spezifität und Sensitivität des Nachweises. Als Reagenz für diesen entscheidenden Schritt ist auschließlich Ascorbinsäure etabliert, obwohl hiermit nur suboptimale, nicht stöchiometrische Ausbeuten möglich sind.
Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, dass der Raketentreibstoff Methylhydrazin als spezifisches und effektives Reduktionsmittel für die Reduktion von S-Nitrosothiolen eingesetzt werden kann. Die Reaktion generiert ausschließlich die korrespondierende Thiol-Funktion, ohne unspezifisch andere Verbindungen, wie insbesondere Disulfide, zu reduzieren. Die Ergebnisse konnten mit niedermolekularen S-Nitrosothiolen wie auch mit S-nitrosierten Proteinen bestätigt werden; es war möglich, durch Optimierung der Reaktionsbedingungen eine hohe Reaktionsausbeute (>90%) zu erzielen. Der zugrunde liegende chemische Reaktionsmechanismus wurde aufgeklärt.
Durch ein angepasstes Färbeprotokoll mit Einsatz des neuen Reduktionsmittels konnte erstmals fluoreszenzmikroskopisch ein Signal für native S-Nitrosothiole auf histologischen Schnitte nachgewiesen werden. Schließlich gelang es, in der „Biotin-Switch“-Technik die Überlegenheit von Methylhydrazin zu demonstrieren.Reduction of S-nitrosothiols to the corresponding thiol function is the key step in analyzing S-nitrosocysteinyl residues in proteins. Though
it has been shown to give low yields, ascorbate-dependent reduction is commonly performed in the frequently used biotin-switch technique.
We demonstrate that the compound methylhydrazine can act as a specific and efficient reducing agent for S-nitrosothiols. The corresponding
thiol function is exclusively generated from low molecular weight and proteinaceous S-nitrosothiols while methylhydrazine failed to reduce
disulfides. It was possible to optimize the experimental conditions so that thiol autoxidation is excluded, and high reaction yields (>90%)
are obtained for the thiol function. The biotin-switch technique performed with methylhydrazine-dependent reduction shows remarkably
improved sensitivity compared to the ascorbate-dependent procedure
Varieties of groups and cellular covers
No full textA group homomorphism e : H ---> G is a cellular cover of G if for any homomorphism φ in Hom(H,G) there is a unique homomorphism ψ : H ---> H such that ψe = φ.
A. Yu. Ol’shanskii established in 1970 the existence of a continuum of varieties of groups. We modify his result and show that there exists a continuum of pairwise distinct varieties of groups which are not closed under taking cellular covers by applying the existence of a special Burnside group of exponent p for a sufficiently large prime p. This answers a question raised by R. Göbel [Forum Math., Vol. 24 (2012), 317-337]. Moreover, by similar arguments we can conclude a dual result for localizations which are defined similarly to cellular covers as group homomorphisms e : G ---> H such that for any homomorphism φ in Hom(G,H) there is a unique homomorphism ψ : H ---> H with eψ = φ