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Regulation und mitotische Funktionen der PP1-Interaktoren SDS22 und Inhibitor-3
No full textUm Aneuploidie zu verhindern, müssen während der Mitose die Schwesterchromatiden der duplizierten Chromosomen korrekt auf beide Tochterzellen verteilt werden. Um dies zu gewährleisten, muss es zur Anbindung der Kinetochore der beiden Schwesterchromatiden an Spindelmikrotubuli kommen, die von entgegengesetzten Polen der mitotischen Spindel ausgehen. Diese bipolare Anbindung der Schwesterkinetochore wird durch eine dynamische Phosphorylierung von Kinetochorproteinen ermöglicht und reguliert. Zentrale Regulatoren dieses Prozesses sind die mitotische Kinase Aurora B und die entgegenwirkende Phosphatase PP1. Es wurde bereits gezeigt, dass SDS22, ein Interaktionspartner der Phosphatase PP1, für die volle Aktivität von Kinetochor-gebundenem PP1 vonnöten ist und somit als positiver Regulator der Phosphatase fungiert. Die genaue Lokalisation und Funktionsweise von SDS22 ist allerdings nicht geklärt, da hierzu kontroverse Ergebnisse veröffentlicht wurden. Es ist bekannt, dass SDS22 einen ternären Komplex mit PP1 und Inhibitor-3 (I3) bilden kann. In Hefezellen wurde gezeigt, dass Ypi1/I3 eine Rolle für die der Kinase Ipl1/Aurora entgegenwirkende Aktivität von PP1 spielt. Die Funktion von I3 in der Mitose in Säugerzellen ist allerdings bislang nicht untersucht worden. Ergebnisse aus Hefestudien zeigen darüber hinaus, dass auch die AAA ATPase Cdc48/p97 mit ihrem Kofaktor Shp1 eine Rolle als positiver Regulator von PP1 spielt und deuten darauf hin, dass Cdc48/p97-Shp1 auf den ternären SDS22-PP1-Ypi1/I3-Komplex einwirkt. Ziel dieser Studie war es, die Funktion von SDS22 am Kinetochor aufzuklären und die Rolle von I3 in der Mitose in Säugerzellen herauszufinden. Zudem wollten wir die Interaktion von p97 mit dem SDS22-PP1-I3-Komplex in Säugerzellen untersuchen.
Unsere Ergebnisse lassen mindestens drei wichtige Schlussfolgerungen zu. Zum ersten zeigen unsere Daten, dass die Funktion von SDS22 in der Regulation von PP1 am Kinetochor komplex ist. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass SDS22 für die Aktivität von Kinetochor-gebundenem PP1 vonnöten ist. Im Gegensatz zu einer vorherigen Studie zeigen wir allerdings, dass SDS22 unter normalen Bedingungen nicht in quantitativen Mengen am Kinetochor zu finden ist und auch nicht als Rekrutierungsfaktor für PP1 zum Kinetochor fungiert. Obgleich SDS22 für die Funktion von PP1 am Kinetochor gebraucht wird, führt eine quantitative Bindung von SDS22 an das Kinetochor zur Inhibition der Dephosphorylierung von Aurora B an T232 durch PP1. Diese Ergebnisse lassen sich mit einem Modell erklären, in dem SDS22 eine Rolle als Chaperon oder Reifungsfaktor für PP1 spielt. In diesem Modell wird SDS22 für die Aktivierung von PP1 in Lösung gebraucht, welche der Dissoziation von SDS22 und der Bindung von aktiviertem PP1 an das Kinetochorprotein KNL1 vorausgeht.
Zum zweiten klären wir die Rolle von I3 im Wechselspiel von PP1 und Aurora B auf. Eine Depletion von I3 führt zu einer quantitativen Bindung von SDS22 an PP1, welches an das Kinetochorprotein KNL1 gebunden ist. Dieser Effekt geht mit einer erhöhten Aktivität von Aurora B einher. Dies lässt sich dadurch erklären, dass I3 benötigt wird um SDS22-PP1 zu sequestrieren und in Lösung zu halten, wodurch es eine Assoziation von inaktivem, SDS22-gebundenem PP1 mit KNL1 am Kinetochor verhindert. Zusätzlich finden wir Hinweise darauf, dass I3 für eine Dissoziation von SDS22 von PP1 gebraucht werden könnte.
Zum dritten zeigen wir, dass die Interaktion zwischen p97 und dem SDS22-PP1-I3-Komplex in humanen Zellen konserviert ist. Unsere Daten liefern wichtige erste Einblicke, wie p97, zusammen mit den Shp1 Orthologen p37, UBXD4 und p47, den SDS22-PP1-I3-Komplex regulieren könnte. Unsere Daten deuten darauf hin, dass p97 eine Rolle in der Regulation von PP1 spielen könnte, indem es SDS22 von dem ternären PP1-Komplex dissoziiert.In order to achieve faithful chromosome segregation during mitosis and to avoid aneuploidy, the kinetochores of the two sister chromatids need to form attachments with microtubules emanating from opposite poles of the mitotic spindle. Bipolar attachment of sister kinetochores is regulated by dynamic phosphorylation of kinetochore proteins. Key regulators of this process are the mitotic kinase Aurora B and the counteracting phosphatase PP1. The PP1 interactor SDS22 has been shown to be involved in positively regulating kinetochore-associated PP1 in mammalian cells, however its exact localization and function has remained controversial. SDS22 is known to form a ternary complex with PP1 and inhibitor-3 (I3). While Ypi1/I3 is known to be involved in regulating PP1-mediated counteraction of Ipl1/Aurora kinase in yeast, the function of I3 in mammalian mitosis has thus far been unknown. Findings in yeast furthermore implicate the AAA ATPase Cdc48/p97 with its cofactor Shp1 in positively regulating PP1 and suggest that Cdc48/p97-Shp1 acts on the ternary SDS22-PP1-Ypi1/I3 complex. This study aimed at solving the function of SDS22 at the kinetochore and at elucidating the role of I3 in mammalian mitosis. In addition, we wanted to investigate the interaction of p97 with SDS22-PP1-I3 in mammalian cells.
Our results allow us to draw at least three important conclusions. First, our data reveal a complex role of SDS22 in regulating kinetochore-associated PP1. We confirm that SDS22 is required for PP1 activity at the kinetochore. However, contrary to a previous report, we show that SDS22 does not quantitatively localize to kinetochores under normal conditions and does not function as a PP1 targeting factor to the kinetochore. Instead, while being required for PP1 activity at the kinetochore, SDS22 inhibits PP1-mediated dephosphorylation of Aurora B at T232 when bound to the kinetochore. This is consistent with a model in which SDS22 functions as a PP1 chaperone or maturation factor, mediating a PP1 activation step in solution that is followed by SDS22 dissociation and binding of activated PP1 to KNL1 at the kinetochore.
Second, we elucidate the role of I3 in PP1-mediated balancing of Aurora B. Depletion of I3 leads to quantitative association of SDS22 with PP1 bound to KNL1 at the kinetochore, accompanied by increased Aurora B activity. This suggests that I3 is required for sequestering and keeping SDS22-PP1 in solution, thus preventing association of inactive SDS22-bound PP1 with KNL1 at the kinetochore. Additionally, we find indications that I3 is required for dissociation of SDS22 from PP1.
Third, we show that the interaction between p97 and the SDS22-PP1-I3 complex is conserved in human cells. Our data provide important first insights on how p97, together with the Shp1 orthologs p37, UBXD4 and p47, may regulate the SDS22-PP1-I3 complex. Our results are consistent with a role of p97 in regulating PP1 by dissociating SDS22 from the ternary PP1 complex
IL-17 ELISpot as predictor for kidney allograft rejection?
No full textRejection of the transplanted organ after kidney transplantation is still a major problem concerning graft survival and lifetime quality of kidney transplanted patients. In order to improve the pre transplant risk evaluation we investigated if number of interleukin (IL)-17 producing T-cells in the blood of kidney transplanted patients could predict allograft rejection.
First we optimized the ELISpot assay to reliably detect IL-17. Afterwards we isolated T-cells of 50 patients before and three months after kidney transplantation and observed the clinical process for 12 months. The T-cells were stimulated by irradiated, third party PBMCs and by phythohemagglutinin (PHA) which functioned as positive control. Finally the amount of IL-17 producing T-cells was analyzed.
Three months after transplantation the mean number of spots in patients with rejection was elevated after stimulation with third party PBMCs. However, differences in IL-17 producing T-cells between patients with and without rejection were non significant (mean=38, 0, mean 29, 1, p=0, 42). Before transplantation, IL-17 were almost similar between the two groups (mean with rejection=24, 26, without rejection =24, 71, p=0, 34).
Interestingly we found that the alloreactivity before transplantation correlated significantly with the reaction against PHA (r=0, 5, p=0, 002) whereas three months after transplantation it did not.
Furthermore, we found by trend an inverse correlation between the dose of prednisone and alloreactivity in patients with rejection at month three after transplantation (r=-0, 6, p=0, 2)
In conclusion: we successfully used an ELISpot assay to detect IL-17 producing T-cells in patients undergoing transplantation. At month three after transplantation the amount of IL-17 producing T-cells may be an indicator of transplant rejection. However, the findings have to be proven by a larger study
Anwendungspotential von Mikrogrünalgen zur Spurenstoffelimination in der Abwasserreinigung
No full textSpurenstoffe werden auf die unterschiedlichsten Arten in die Umwelt eingetragen. Ein Eintragungspfad ist unter anderem das häusliche Abwasser, mit dem die Spurenstoffe in die Kläranlagen eingebracht werden. Die bestehende mechanisch-biologische Reinigung auf
konventionellen Kläranlagen reicht jedoch nicht aus, um diese aus dem Abwasser zu entfernen, so dass in den Abläufen der Kläranlagen enthaltene Spurenstoffe ins Oberflächengewässer überführt werden.
Aus den Literaturdaten zum Stand der Technik resultiert, dass die Ozonung und das Aktivkohleverfahren Spurenstoffe weitestgehend eliminieren können. Um eine ökologische Alternative darzustellen, wird das Anwendungspotential von Mikrogrünalgen in der Spurenstoffelimination mit der vorliegenden Arbeit untersucht. Vor dem Hintergrund optimaler Betriebsbedingungen für das Wachstum der Mikrogrünalge, wird ein Wachstumsscreening mit drei unterschiedlichen Kulturmedien mit drei Abläufen von drei Kläranlagen evaluiert. Basierend auf den erzielten Labordaten, werden zur Abschätzung des Anwendungspotentials von Mikrogrünalgen in der Spurenstoffelimination Laborversuche zum Abbauverhalten der Indikatorsubstanzen Diclofenac, Carbamazepin und Sulfamethoxazol als Einzelstoffe und im Spurenstoffgemisch im Kulturmedium mit optimalen Betriebsbedingungen durchgeführt. Hier zeigt sich, dass Mikrogrünalgen unter der Prämisse das leichter verfügbare Kohlenstoffquellen ausgeschlossen werden, das Potential besitzen Spurenstoffe im Kulturmedium zu eliminieren. Um dieses Abbaupotential einzuordnen, werden unterschiedliche Einflussparameter sowie Optimierungsvarianten analysiert und bewertet. Im Weiteren werden Abtrennungsversuche sowie mögliche Umsetzungsszenarien in der vorliegenden Arbeit erläutert. Auf Grundlage der neugewonnen wissenschaftlichen Erkenntnisse, wird die Idee der Nutzung von Mikrogrünalgen zur Elimination von Spurenstoffen vorangetrieben.Micro pollutants are introduced into the environment in many different ways. One path way is the domestic waste water, which introduce the micro pollutants into the treatment plants. The existing mechanical-biological purification on conventional wastewater treatment plants is not
sufficient to remove the micro pollutants from the wastewater, so that micro pollutants can be transferred into surface waters.
Based on the literature ozonization and the activated carbon processes can eliminate as far as possible micro pollutants. In order to present an ecological alternative, the application potential of microgreen algae in the micro pollutants elimination is investigated in the present work.
Against the background of optimal operating conditions for the growth of the microgreen algae, a growth screening with three different culture media with the effluents from three different wastewater treatment plants is being evaluated. Based on the laboratory data, laboratory tests
for the degradation behavior of the indicator substances diclofenac, carbamazepine and sulfamethoxazole, as individual substances and mixture in the culture medium with optimal operating conditions, are carried out. The results show that microgreen algae are able to
eliminate micro pollutants if micro pollutants are the only carbon source in the media. Furthermore, different influencing parameters as well as optimization variants are analyzed and evaluated.
In addition, separation studies as well as possible implementation scenarios are explained in the present work. Based on the newly gained scientific knowledge, the idea of the use of microgreen algae for the elimination of trace substances is promoted
Laser-based synthesis and size control of pure gold and platinum nanoparticles for the heterogeneous catalysis
No full textDiese Arbeit behandelt die Laserablation und Laserfragmentierung zur Generierung von ligandenfreien Gold- und Platinclustern in Flüssigkeiten. Lasersynthetisierte Cluster mit einem Durchmesser von unter 3 nm sind aufgrund der reinen und großen Oberfläche sehr interessant für die heterogene Katalyse. Der Synthese folgend wurden die Cluster auf verschiedenen Trägermaterialien zur Bildung von heterogenen Katalysatoren abgeschieden. Zusätzlich zu dieser zweistufigen Syntheseroute wurde ein Ein-Schritt-Prozess entwickelt, welcher eine semi-kontinuierliche Herstellung von Katalysatoren mit definiertem Partikeldurchmesser und -beladung ermöglicht. Diese neuartige Methode zeigt neben der Übertragbarkeit auf verschiedenen Materialien auch eine bessere Ökobilanz als die chemische und laserbasierte Zwei-Schritt-Synthese zur Katalysatorherstellung. Des Weiteren sind die Eigenschaften und das Potenzial der lasersynthetisierten Katalysatoren durch unterschiedliche Analysemethoden untersucht. Die besonderen CO-Desorptionseigenschaften bei niedrigen Temperaturen der Pt/Graphen-Katalysatoren und die Relevanz der Au/TiO2-Katalysatoren für die selektive Ethanol-Oxidation werden in dieser Arbeit im Detail betrachtet.This work investigates the laser ablation and fragmentation to synthesize ligand-free gold and platinum clusters in liquids. Laser-generated clusters with diameters smaller than 3 nm are promising for use in heterogeneous catalysis because of their pure and large surface. The clusters were deposited on different support materials after synthesis thus building heterogeneous catalysts. Additionally to this two-step synthesis route, a one-step process was developed that allows the semi-continuous synthesis of catalysts with defined nanoparticle size and loading. Besides the transferability to various materials, this innovative method shows a better eco-balance than the chemical and laser-based two-step synthesis for catalyst generation. Furthermore, the properties and the potential of the laser synthesized catalysts are examined by comprehensive analytical methods. The interesting CO-desorption properties of the Pt/Graphen catalysts at low temperatures and the relevance of Au/TiO2 catalysts for the selective ethanol oxidation are investigated in detail
Numerische und experimentelle Untersuchung der Strömung in Rotor-Stator Kavitäten
No full textThe leakage flow (centripetal or centrifugal through-flow) can be found in the side cavities between the rotor and the stationary wall in nearly all kinds of radial pumps and turbines. The cavity flow has a strong impact on the disk friction loss, leakage loss, which in this way influence the efficiency of radial pumps and turbines. Many more effects are related to the side cavity flow, such as the resulting axial force on the impeller and rotordynamic. To better understand the effects the flow in rotor-stator cavities is investigated by means of analytical, numerical and experimental approaches in this thesis.
In chapter 1 and chapter 2, the research status and the progress for the core swirl ratio, the axial thrust coefficient and the moment coefficient are introduced.
In chapter 3, the design of the test rig is described. The uncertainties of the experimental parameters are estimated. The experimental results from the test rig are also compared with those from literature to show that the results from the test rig are reliable.
In chapter 4, the numerical simulation set-up is illustrated. To minimize the error, the selection of a turbulence model and the generation of the mesh are accomplished. The simulation results are in good agreement with those from the literature, indicating that the numerical simulation set-up is reasonable.
In chapter 5, the experimental results are presented for the core swirl ratio, the axial thrust coefficient and the moment coefficient. The former correlations for the core swirl ratio are modified based on the pressure measurements of the author and are extended by introducing the impact of surface roughness. The values of core swirl ratio deduced from the pressure measurements are in good agreement with the simulation results. Correlations for the axial thrust coefficient are determined which cover the impact of global Reynolds number, axial gap width, through-flow coefficient, surface roughness for both centripetal and centrifugal through-flow. The experimental results for the moment coefficient are also compared with those from the correlations in the literature according to the flow regimes, where a large gap occurs. The gap is explained by the difference of surface roughness. The former correlations therefore are modified by introducing the surface roughness based on the torque measurements with rough disks. Some experimental results are also provided to understand how the pre-swirl impacts the above mentioned parameters.
In chapter 6, two examples are presented on the applications of the results in this thesis. The first example is to accomplish the geometry optimization of the rear chamber of a submersible multi-stage slurry pump based on the flow pattern. The service life of the pump is dramatically improved by around 30%. The second example is to predict the axial thrust for a deep-well pump. The axial thrust from the correlation is also in good agreement with the experimental results. The applications indicate that the results in this thesis should be reasonable.
All the results will provide a database for the calculation of the axial thrust and the frictional loss in order to better design radial pumps and turbines.Der Leckagestrom (Zentripetale oder Zentrifugale Durchströmungrichtung) kann in fast allen Arten von Radialpumpen und Turbinen in den seitlichen Hohlräumen zwischen dem Rotor und der stationären Wand gefunden werden. Die strömung in der Kavität hat einen starken Einfluss auf den Reibungsverlust der Scheibe, den Leckageverlust, der auf diese Weise die Effizienz von Radialpumpen und Turbinen beeinflusst. Viele weitere Effekte sind verbunden mit der Seitenkavitätsströmung, wie z.B. die resultierende Axialkraft auf das Laufrad und die Rotordynamik. Um die Effekte besser zu verstehen, in dieser Arbeit wird die Strömung in Rotor-Stator-Kavitäten mit analytischen, numerischen und experimentellen Ansätzen untersucht.
In Kapitel 1 und Kapitel 2 werden der Forschungsstand und der Fortschritt für das Kernrotationsfaktor, die Druckverteilung, den axialen Schubkoeffizienten und den Momentenkoeffizienten vorgestellt.
In Kapitel 3 wird das Design des Prüfstands beschrieben. Ungewissheiten der experimentellen Parameter werden geschätzt. Die experimentellen Ergebnisse des Versuchsstandes werden ebenfalls mit denen aus der Literatur verglichen, um zu zeigen, dass die Ergebnisse des Versuchsstandes zuverlässig sind.
In Kapitel 4 ist der Aufbau der numerischen Simulation dargestellt. Die Auswahl des Turbulenzmodells und die Erzeugung des Netzes wird durchgeführt, um den Fehler zu minimieren. Die Simulationsergebnisse stimmen gut mit denen aus der Literatur überein.
In Kapitel 5 werden die experimentellen Ergebnisse für das Kernrotationsfaktor, den axialen Schubkoeffizienten und den Momentenkoeffizienten vorgestellt. Die früheren Korrelationen für das Kernrotationsfaktor werden basierend auf den Druckmessungen des Autors modifiziert und durch die Einführung des Einflusses der Oberflächenrauhigkeit erweitert. Die Werte des Kerndrallverhältnisses aus den Druckmessungen stimmen gut mit den Simulationsergebnissen überein. Die Korrelationen für den Axialschubkoeffizienten sind so bestimmt, dadurch der den Einfluss der globalen Reynolds-Zahl, der axialen Spaltbreite, des Durchströmungskoeffizienten und der Oberflächenrauhigkeit sowohl für den zentripetalen als auch den zentrifugalen Durchfluss abdeckt.
Die experimentellen Ergebnisse des Momentenkoeffizienten werden auch mit denjenigen aus den Korrelationen von Daily und Nece gemäß den Strömungsregimen verglichen, in denen ein großer Spalt auftritt. Der Spalt erklärt sich durch die Differenz der Oberflächenrauhigkeit. Die früheren Korrelationen werden daher modifiziert, indem die Oberflächenrauhigkeit basierend auf den Drehmomentmessungen mit groben Scheiben eingeführt wird. Einige experimentelle Ergebnisse werden auch bereitgestellt, um zu verstehen, wie der Vordrall über die Parameter wirkt.
In Kapitel 6 werden zwei Beispiele zu den Anwendungen der Ergebnisse dieser Studie vorgestellt. Das erste Beispiel ist um die Geometrieoptimierung der hinteren Kammer einer mehrstufigen Tauchschlammpumpe auf der Grundlage des Strömungsmusters zu rerreichen. Die Lebensdauer der Pumpe wird drastisch um ca. 30% verbessert. Das zweite Beispiel ist die Vorhersage des Axialdrucks für eine Tiefbrunnenpumpe. Der Axialschub aus der Korrelation stimmt ebenfalls gut mit den experimentellen Ergebnissen überein. Die Ergebnisse zeigen, dass die Korrelationen in dieser Studie angemessen sein sollten.
Alle Ergebnisse liefern eine Datenbasis für die Berechnung von Axialschub und Reibungsverlust, um Radialpumpen und Turbinen besser zu entwerfen
Reaktivitätsverhalten subvalenter Hauptgruppenmetallorganyle gegenüber Verbindungen der fünften Hauptgruppe: Neue Wege zur Darstellung von Dipnictenen
No full textGegenstand dieser Arbeit waren Reaktivitätsstudien subvalenter Magnesiumorganyle gegenüber verschiedenen Antimonalkylen sowie vergleichende Reaktionen subvalenter Aluminium- und Galliumorganyle gegenüber des Antimon-, Arsen- und Phosphorsamiden und -halogeniden.
In situ 1H-NMR-Reaktionsstudien der Reaktionen von [ddpMg]2 1 mit SbMe3 5, SbEt3 6, SbnBu3 7 und SbiBu3 8 sowie entsprechende Reaktionen von [ttpMg]2 2 mit 5 und 6 zeigten bei Reaktionstemperaturen von 120 °C jeweils die Aktivierung der Antimon-Kohlenstoff-Bindungen, wobei die Reaktionszeiten mit Zunahme des sterischen Einflusses der am Antimonatom gebundenen Alkylreste anstiegen. In allen Reaktionen zeigte sich ein vergleichbarer Reaktionsverlauf, der jeweils zu zwei verschiedenen Reaktionsprodukten führte. In allen Reaktionen wurden die homoleptischen Magnesiumkomplexe ddp2Mg (1 + 5 – 8) bzw. ttp2Mg (2 + 5, 6), welche bereits literaturbekannt sind, gebildet und eindeutig identifiziert. Im Falle der Reaktion zwischen 2 und 5 konnte zudem die alkylverbrückte Magnesiumverbindung [ttpMg(µ Me)]2 16 isoliert und strukturell charakterisiert werden.
Die Analogie der Reaktionsverläufe und der resultierenden 1H-NMR-Spektren der Reaktionen von 1 mit 5 – 8 sowie 2 mit 5 und 6 legt die Bildung entsprechender alkylverbrückter Magnesiumspezies des Typs [LMg(µ-R)]2 (L = ddp, ttp; R = Me, Et, nBu, iBu) nahe, konnten aber im Rahmen dieser Arbeit nicht strukturell bewiesen werden. Mit [ddpMg(µ-Me)]2 und [ddpMg(µ-nBu)]2 sind zwei Produkte bereits literaturbekannt. Diese wurden in den 1H-NMR-Reaktionsspektren zwischen 1 und 5 sowie zwischen 1 und 7 neben ddp2Mg als weitere Reaktionsprodukte eindeutig nachgewiesen. Das Auftreten antimonhaltiger Reaktionsprodukte mit direkten Mg Sb-Bindungen konnte im Gegensatz zu den bereits von Schulz et al. publizierten Sb8 Clustern aus Reaktionen zwischen 1 und 2 mit Sb2Me4 und Sb2Et4 nicht beobachtet werden. Stattdessen wurde die Bildung metallischer Niederschläge beobachtet, die EDX-Analysen zufolge aus Magnesium und Antimon bestehen.
Reaktionen der subvalenten Gruppe 13-Diyle ddpAl 3 und ddpGa 4 mit Antimon-, Arsen- und Phosphoramiden und -halogeniden zeigten klare Trends bezüglich der Reaktivität sowie der Reaktionsverläufe. Während Reaktionen von 4 mit SbCl3 und AsCl3 bereits bei Raumtemperatur unter Eliminierung von ddpGaCl2 zur Bildung der Dipnictene [ddp(Cl)Ga]2Sb2 19 und [ddp(Cl)Ga]2As2 25 führte, zeigte sich bei analogen Reaktionen mit PCl3 und PBr3 keine Bildung entsprechender Diphosphene. Die Reaktionen endeten jeweils mit der Bildung der doppelten Insertionsprodukte [ddp(Cl)Ga]2PCl 26 und [ddp(Br)Ga]2PBr 27. Diese sind offenkundig deutlich stabiler als die im Verlaufe der analogen Reaktionen mit AsCl3 und SbCl3 gebildeten Doppelinsertionsprodukte, die als Reaktionsintermediate postuliert werden.
Entsprechende Reaktionen von ddpGa 4 Antimon-, Arsen- und Phosphoramiden benötigten deutlich harschere Reaktionsbedingungen. Während die Reaktion von 4 mit Sb(NMe2)3 9, die unter Eliminierung von ddpGa(NMe2)2 und anschließender Bildung des Distibens [ddp(Me2N)Ga]2Sb2 17 verläuft bei einer Reaktionstemperatur 80 °C innerhalb von 24 Stunden abgeschlossen ist, benötigte es für die entsprechende Reaktion mit dem sterisch anspruchsvolleren Amid Sb(NMeEt)3 13 eine Reaktionszeit von fünf Tagen bei 60 °C unter solvensfreien Bedingungen, um das analoge Distiben [ddp(EtMeN)Ga]2Sb2 18 darzustellen. Hier zeigte sich deutlich eine Korrelation der Reduktionsstärke von 4 mit dem sterischen Anspruch des Reaktionspartners, Reaktionen von 4 mit Sb(NEt2)3 10, Sb(NiPr2)3 11 und Sb(NTMS2)3 12 konnten dagegen selbst bei langen Reaktionszeiten und hohen Reaktionstemperaturen nicht beobachtet werden.
Reaktivitätsstudien von ddpGa 4 mit den leichteren Elementamiden As(NMe2)3 14 und P(NMe2)3 zeigten im Vergleich zu der Reaktion von 4 mit Sb(NMe2)3 9 einen Anstieg der E-N-Bindungsstärke (E = Sb, As, P) in Richtung von Antimon zu Phosphor. Während 4 die Sb-N-Bindung in 9 bereits bei 80 °C innerhalb von 24 Stunden unter Eliminierung von ddpGa(NMe2)2 und der Bildung des Distibens [ddp(Me2N)Ga]2Sb2 17 aktiviert, benötigt die entsprechende Reaktion mit 14 Temperaturen von 160 °C bei einer Reaktionszeit von fünf Tagen, bis die Bildung des analogen Diarsens [ddp(Me2N)Ga]2As2 22 abgeschlossen ist. Eine Aktivierung der P-N-Bindung von P(NMe2)3 durch 4 konnte dagegen nicht mehr beobachtet werden. Die Reaktion von ddpAl 3 mit As(NMe2)3 14 hingegen führte bereits bei einer Reaktionstemperatur von 80 °C nach 24 Stunden zur Bildung des Aluminium-koordinierten Diarsen [ddp(Me2N)Al]2As2 24. Dieser Befund belegt das stärkere Reduktionspotential von ddpAl 3 im Vergleich zu ddpGa 4. Der Versuch, dass Diarsen [ddp(Me2N)Ga]2As2 22 durch Reaktion von 4 mit AsCl2NMe2 15 unter Eliminierung von ddpGaCl2 darzustellen, gelang nicht. Stattdessen wurde das unsymmetrisch-substituierte Diarsen [ddp(Me2N)Ga]As2[Ga(Cl)ddp] 23 unter Eliminierung von ddpGaCl2 und ddpGa(Cl)NMe2 erhalten.
Die Thermolyse der Distibene [ddp(Me2N)Ga]2Sb2 17 und [ddp(Cl)Ga]2Sb2 19 führte unter Eliminierung von ddpGa 4 und ddpGa(NMe2)2 bzw. ddpGaCl2 selektiv zur Darstellung der ersten beiden Sb-Analoga von Bicyclo[1.1.0]butan [ddp(Me2N)Ga2(µ,η1:1-Sb4)] 20 und [ddp(Cl)Ga2(µ,η1:1-Sb4)] 21. Diese Verbindungen sind präzedenzlos in der Antimonchemie.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen zusammenfassend in beeindruckender Weise einen generellen Trend zur Bildung von Dipnictenen durch Reaktionen von ddpAl und ddpGa mit Halogeniden- und Amiden der schwereren Elementhomologen des Phosphors, und belegen das herausragende synthetische Potential von subvalenten Hauptgruppen-metallorganylen. Die Darstellung der Dipnictene durch Insertions Reduktions-reaktionen von ddpAl und ddpGa zeigt einen klaren Vorteil gegenüber der klassischen Darstellungsweise von Diarsenen und Distibenen. Es bedarf im Vorfeld keiner gezielten Synthese sterisch anspruchsvoller Arsen- und Antimonprecursoren, in welchen die Reste nach anschließender Reduktion eine mögliche As=As- oder Sb=Sb-Doppelbindung stabilisieren sollen. ddpAl und ddpGa wirken gleichzeitig als Reduktionsmittel sowie als koordinierende, sterisch anspruchsvolle Liganden, welche eine hinreichende kinetische Stabilisierung der in dieser Arbeit dargestellten Dipnictene erlauben. Dibismutene bestätigen diesen Trend durch Bildung von Element-Element-Doppelbindungen innerhalb der Reihe, welche bereits ausgehend von Reaktionen zwischen ddpGa und Bi(NEt2)3 und den Bismutalkoxiden Bi(OR3)3 (R = OSO2CF3, OC6F5) dargestellt werden konnten. Entsprechende Reaktionen mit Phosphorhalogeniden verliefen unter Bildung von Gallium-disubstituierten Phosphanen des Typs [ddp(X)Ga]2PX2 (X = Cl, Br), in welchen ddpGa in zwei PX-Bindungen von PX3 (X = Cl, Br) insertiert.This work is focused on reactivity studies of low valent magnesium compounds towards various antimony alkyls as well as low valent aluminum and gallium compounds toward antimony-, arsenic- and phosphorus halides and -amides.
In situ 1H-NMR-spectroscopic studies on the reactions of [ddpMg]2 1 with SbMe3 5, SbEt3 6, SbnBu3 7, and SbiBu3 8 and reactions of [ttpMg]2 2 with 5 and 6 showed, that the antimony-carbon bonds are activated at reaction temperatures of 120 °C. The necessary reaction times increased with increasing steric demand of the alkyl groups attached to the antimony atom. All reactions showed a comparable reaction pathway with two different reaction products, including the homoleptic magnesium complexes ddp2Mg (1 + 5 – 8) and ttp2Mg (2 + 5, 6), which are already known in the literature. In the case of the reaction between 2 and 5, it was possible to isolate and structurally characterize the Me-bridged magnesium compound [ttpMg(μ Me)]2 16. According to the analogy of all reactions between 1 with 5 – 8 and 2 with 5 and 6, we propose the formation of alkyl-bridged magnesium species of the type [LMg(μ-R)]2 (L = ddp, ttp; R = Me, Et, nBu , iBu) in addition to the formation of ddp2Mg and ttp2Mg. [ddpMg(μ-Me)]2 and [ddpMg(μ-nBu)]2 are already known in the literature and were identified by 1H-NMR-Spectroscopy as another reaction product in the reactions between 1 and 5 as well as 1 and 7. Antimony-containing reaction products with direct Mg-Sb bonds were neither observed nor characterized, in contrast to published Sb8-clusters from by Schulz et al. from reactions between 1 and 2 with Sb2Me4 and Sb2Et4.
Reactions of the low valent group 13 diyls ddpAl 3 and ddpGa 4 with antimony-, arsenic- and phosphorus halides and -amides showed clear trends in reactivity and reaction pathways. While reactions of 4 with SbCl3 and AsCl3 occured at room temperature with elimination of ddpGaCl2 and subsequent formation of the dipnictenes [ddp(Cl)Ga]2Sb2 19 and [ddp(Cl)Ga]2As2 25, analogous reactions of 4 with PCl3 and PBr3 did not result in formation of corresponding diphosphenes. Both reactions occurred with twofold insertion of ddpGa into the P-X bond (X = Cl, Br) and formation of [ddp(Cl)Ga]2PCl 26 and [ddp(Br)Ga]2PBr 27.
In contrast, reactions of ddpGa 4 with antimony-, arsenic- and phosphorus amides required significantly harsher reaction conditions compared to the corresponding halides. While 4 reacts with Sb(NMe2)3 9 at 80 °C within 24 hours with elimination of ddpGa(NMe2)2 and subsequent formation of the distibene [ddp(Me2N)Ga]2Sb2 17, the reaction of 4 with the sterically more demanding amide Sb(NMeEt)3 13 required a reaction time of five days at 60 °C under solvent-free conditions for the formation of the analogous distibene [ddp(EtMeN)Ga]2Sb2 18. A strong correlation of the reduction strength of 4 with the steric demand of the reaction partner is seen and as a consequence, reactions of 4 with sterically more demanding stibanes Sb(NEt2)3 10, Sb(NiPr2)3 11, and Sb(NTMS2)3 12 were not observed, even after long reaction times and high reaction temperatures.
Reactivity studies of ddpGa 4 with As(NMe2)3 14 and P(NMe2)3 showed an increase in E-N binding strength compared to the reaction of 4 with Sb(NMe2)3 9 (E = Sb, As, P) in the direction of antimony to phosphorus. Whiles 4 was found to activate the Sb-N bond in 9 already at 80 °C within 24 hours with elimination of ddpGa(NMe2)2 and subsequent formation of [ddp(Me2N)Ga]2Sb2 17, the analogues reaction of 4 with 14 required reaction temperatures of 160 °C and a reaction time of five days to form the analogous diarsene [ddp(Me2N)Ga]2As2 22, whereas the P-N-bond of P(NMe2)3 by 4 could not be activated at all. On the other hand, a reaction of ddpAl 3 with As(NMe2)3 14 led to an aluminum-coordinated diarsene [ddp(Me2N)Al]2As2 24 after 24 hours at a reaction temperature of 80 °C, clearly demonstrate the stronger reduction potential of ddpAl 3 compared to ddpGa 4. Any attempts to prepare the diarsene [ddp(Me2N)Ga]2As2 22 by reaction of 4 with AsCl2NMe2 15 with elimination of ddpGaCl2 failed, resulting in unsymmetrical substituted diarsene [ddp(Me2N)Ga]As2[Ga(Cl)ddp] 23 with elimination of ddpGaCl2 and ddpGa(Cl)NMe2.
Thermolysis of the distibenes [ddp(Me2N)Ga]2Sb2 17 and [ddp(Cl)Ga]2Sb2 19 occurred with elimination of ddpGa 4, ddpGa(NMe2)2 and ddpGaCl2 respectively, and formation of the first two Sb analogues of bicyclo[1.1.0]butane [ddp(Me2N)Ga2(μ,η1:1-Sb4)] 20 and [ddp(Cl)Ga2(μ,η1:1-Sb4)] 21.
In summary, the results of this work show in an impressive manner a general trend towards the formation of dipnictenes by reactions of ddpAl and ddpGa with halides- and amides of the heavier element homologues of phosphorus and thus the outstanding synthetic potential of low valent main-group organometallics. The synthesis of dipnictenes by insertion-reduction-reactions of ddpAl and ddpGa shows an clear advantage over the classical synthesis of diarsenes and distibenes. It requires no systematic synthesis of sterically demanding arsenic- and antimony precursors in which the bulky residues should stabilize a possible As=As or Sb=Sb double bond after subsequent reduction. ddpAl and ddpGa act as reducing agents as well as sterically demanding ligands, which allow sufficient kinetic stabilization of the dipnictenes. The formation of Dibismutenes by reactions between ddpGa and Bi(NEt2)3 and the bismuth alkoxides Bi(OR3)3 (R = OSO2CF3, C6F6) confirms this trend. In contrast, reactions of phosphorus halides PX3 (X = Cl, Br) resulted in gallium-disubstituted phosphines of the type [ddp(X)Ga]2PX2, in which ddpGa reacts with twofold insertion into PX bonds of PX3. In future investigations it would be interesting to explore the further reaction potential of the dipnictenes presented in this work. The formation of bicyclo[1.1.0]butane analogues 20 and 21 upon thermolysis reactions of 17 and 19 showed the great potential for the molecular construction of novel and larger antimony-containing clusters
How did DNA get at clothes? Molecular genetic analysis for the application and transfer of epithelial cells
No full textIm rechtsmedizinischen Alltag beschäftigt sich die forensische Genetik mit DNA-Antragungen an Gegenständen aller Art. Bei entsprechend vorhandener DNA von Vergleichspersonen (z.B. Opfer, Tatverdächtiger) ist es im Allgemeinen kein Problem, den Ursprung der DNA zu ermitteln. Zur Interpretation der Bedeutung der DNA-Spuren im Hinblick auf den Tathergang ist es jedoch relevant zu wissen, auf welche Weise genau die DNA an solche Gegenstände angetragen wurde. Neben dem direkten Hautkontakt kommen hier auch ein Gegenstand-zu-Gegenstand-Kontakt oder die Übertragung durch eine dritte Person in Betracht.
Im ersten Teil dieser Studie wurden insgesamt 40 Kleidungsstücke aus sieben Familien auf DNA-Antragungen hin mit Hilfe des PCR-Multiplex Kits Powerplex ESX 17 Fast untersucht und eine Zuordnung zu den bekannten DNA-Profilen der Familienmitglieder durchgeführt. In der getragenen Kleidung konnte in 75% der Proben der Träger des Kleidungsstücks identifiziert werden, und in über 78% DNA weiterer Familienmitglieder. An den Kleidungsstücken aus dem Kleiderschrank konnte in 50% der Proben der „Wäschemacher“ der Familie bestimmt werden. Die Befunde, dass an gewaschener Kleidung aus dem Kleiderschrank DNA-Antragungen zu finden sind und dass getragene Kleidung keinesfalls nur die DNA des Trägers aufweist, haben eine wesentliche Bedeutung für die polizeiliche Ermittlungsarbeit.
Im zweiten Teil der Studie wurde in mehreren experimentellen Szenarien, ebenfalls unter Anwendung der o.g. Multiplex-PCR, der sogenannte tertiäre Transfer untersucht. Hier konnte in 40% der 180 Proben gezeigt werden, dass eine Übertragung der DNA einer Person von einem Gegenstand zu einem zweiten Gegenstand durch eine weitere Person (Überträger) stattgefunden hat. Ein deutlicher Einfluss von Handschuhen und vom Material des Gegenstandes wurde ebenfalls nachgewiesen.
Diese Ergebnisse unterstreichen einmal mehr die Notwendigkeit, DNA-Ergebnisse von polizeilichen Tatorten mit großer Sorgfalt zu interpretieren. Abhängig von nachgewiesener Menge und Qualität der DNA können nur wenige von Staatsanwaltschaft oder Verteidigung zur Diskussion gestellte Szenarien zur Antragung von DNA an einen Gegenstand mit Sicherheit ausgeschlossen werden
Non-invasive technique for endothelial dysfunction assessment using a CBP-RPPG model in healthy and non-healthy subjects
Get PDFDie Endothelschicht, die die innere Oberfläche der Arterien und der Arteriolen bedeckt, spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung einer adäquaten Perfusion durch einen konstanten anpassenden arteriellen Durchmesser zur metabolischen Nachfrage. Dies erklärt, warum endotheliale Dysfunktion als frühzeitiger Marker von Herz-Kreislauf-Erkrankungen bekannt ist. Durchfluss-vermittelte Dilatation (FMD) ist in diesem Zusammenhang eine bekannte Technik, um die endotheliale Funktion nicht-invasiv zu bewerten. Bei FMD wird der Blutfluss einer großen Arterie getestet, indem sie zunächst für fünf Minuten blockiert und anschließend wieder geöffnet wird. Die dadurch verursachte reaktive Hyperämie durch die erweiterte Aterie kann mittels Ultraschall vermessen werden. Da die FMD-Ultraschalltechnik bemerkenswert bedienerabhängig ist und eine sehr aufwändige Einrichtung erfordert, wurde sie nur auf die klinische Forschung beschränkt. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Endotherialfunktion mittels einer Transferfunktion zwischen CBP und Photoplethysmo-graphie (RPPG) zu bewerten. Zu diesem Zweck sind CBP-, RPPG- und Ultraschallbilder der Arteria brachialis nicht-invasiv von 110 Probanden aufgenommen worden. Die Ultra-schallbilder werden durch die Verwendung einer automatischen Kantenerfassungssoftware analysiert. Bei einer Schwelle von 10% Dilatation werden die Probanden in normale (FMD> 10%) und beeinträchtigte Endothelgruppen eingestuft. Unter Verwendung von System-identifikationstechniken wird ein individuelles CBP-RPPG-Modell für jedes Individuum ermittelt. Die Fitness der einzelnen Modell-Resultate wird für die Unterscheidung von normalen von ungesunden Probanden verwendet. Der Unterschied zwischen der Fitness und der Fiteness in der Baseline (vor der Blockade) und nach der Öffnung ist signifikant verglichen mit dem FMD-Ultraschall als Referenz. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Untersuchung der Endothelfunktion durch das PPG-basierte Verfahrenauch nicht invasiv erfolgen kann und eine praktische und kostengünstigere Alternative darstellen.The endothelial layer, which covers the internal surface of the arteries and arterioles, plays a vital role in maintaining adequate perfusion through constantly adjusting arterial diameter to metabolic demand. This explains why endothelial dysfunction is known as an early marker of cardiovascular diseases. Flow mediated dilation (FMD) is a well-known technique to assess non-invasively the endothelial function. During FMD, blood circulation of a large artery, such as the brachial, is blocked for five minutes and then suddenly released leading to reactive hyperemia due to increase in the diameter of the tested artery. Such a change in the artery diameter can be measured using high frequency ultrasound imaging. As the FMD-ultrasound technique is remarkably operator dependent and requires a very expensive setup, it has been limited to clinical research only. The main objective of the present study is to assess the endothelial performance via a forward model between central blood pressure (CBP) and radial Photoplethysmography (RPPG). To this end, CBP, RPPG and ultrasound images of the brachial artery are non-invasively and simultaneously recorded from 93 subjects. Ultrasound images are analyzed by an automatic edge-detection software providing a precise measurement of the arterial diameter. Using a threshold of 10% dilation, subjects are categorized into normal (FMD≥10%) and impaired endothelium groups (FMD<10%). Using system identification techniques, an individual CBP-RPPG model is estimated for each subject. The fitness of the individual model's output is used as a feature for discriminating normal from unhealthy subjects. The difference between the fitness during baseline (before blockage) and after cuff release is found to be a powerful criteria with results showing 86% and 96% of sensitivity and specificity when compared to FMD-ultrasound as reference. These results support the possibility of using this PPG-based technique to assess the endothelial performance non-invasively, hence opening the way towards a practical, low-cost alternative to perform mass-screening
Entwicklung und chemische Synthese von Naturstoff-abgeleiteten und rational entworfenen Sonden für pflanzenbiologische Untersuchungen
Get PDFDuring this PhD project, syntheses of small molecule modulators for functional chemical biological investigations in plants were accomplished. Two different approaches were thereby followed to decipher root growth biology in the model plant Arabidopsis thaliana. In this context, the first total synthesis of the natural product Rotihibin A was successfully achieved. After confirmation of the reported bioactivity via bioassays using living plants, a whole set of Rotihibin A derivatives for structure-activity relationship studies was synthesized by the developed synthetic route. In these studies, several structural features with a critical role for bioactivity could be revealed. In a second project, a focused library of derivatives of the Brevicompanine natural product family was successfully generated. The biological evaluation of this compound revealed root growth inhibition properties reminiscent of cytokines. The determined structure-activity relationships then allowed the generation of a series of first photoaffinity- and alkyne-tagged Brevicompanine-derived probes for target identification experiments. In the second approach, activity-based probes were synthesized to expand the scope of ABPP approaches in plants. To this end, diverse acyl-phosphate probes with different reporter groups were successfully synthesized. These acyl phosphate probes were utilized to launch a new approach to explore the ATP-binding proteome of the model plant Arabidopsis thaliana.Im Rahmen dieser Dissertation wurden chemische Synthesen von niedermolekularen Modulatoren zur Durchführung von chemisch-biologischen Ansätzen in Pflanzen entwickelt. In diesem Zusammenhang wurde eine erste erfolgreiche Totalsynthese des Naturstoffes Rotihibin A realisiert. Nachdem die beschriebene Bioaktivität in Bioassays reproduziert werden konnte, wurde eine kleine Substanzbibliothek von Rotihibin A-Derivaten für Struktur-Wirkungsuntersuchungen unter Verwendung der vorher etablierten Synthese generiert. In diesen Untersuchungen konnten mehrere strukturelle Eigenschaften des Naturstoffes identifiziert werden, die essentiell für den Erhalt der Bioaktivität sind. Ergänzend hierzu wurde des Weiteren eine Synthese einer fokussierten Bibliothek von Derivaten der Brevicompanin-Naturstoffklasse durchgeführt. Die biologische Evaluierung dieser so erstellten Verbindungsbibliothek zeigte, dass diese Verbindungen über Wurzelwachstums-hemmende Eigenschaften verfügen. Die gewonnen Struktur-Wirkungsbeziehungen konnten direkt in der Generierung von Photoaffinitäts- und Alkin modifizierten Brevicompanin-Derivaten für die Zielproteinidentifizierung umgesetzt werden. In einem zweiten aktivitäts-basierten Ansatz wurden neuartige molekulare Sonden für die aktivitäts-basierte Proteinprofilierung in Pflanzen synthetisiert. Diese neu synthetisierten Acyl-Phosphat-Sonden wurden dann dazu benutzt, einen neuen chemisch-biologischen Ansatz zu entwickeln, um das ATP-bindene Proteom der Modellpflanze Arabidopsis thaliana zu untersuchen
Key Competencies of Young People – Definition, Survey and Analysis of Relevant Acquisition Factors
No full textEine multikulturell geprägte Gesellschaft, technologischer Fortschritt und globalisierte Märkte stellen heutzutage neue Anforderungen an Auszubildende und spätere qualifizierte Fachkräfte in Deutschland. Im Kontext dieser Entwicklungen rückt die Vermittlung von Schlüsselkompetenzen als Grundlage für die berufliche Handlungsfähigkeit und als Schlüssel für eine erfolgreiche Lebensbewältigung immer mehr in den Fokus der bildungspolitischen Diskussion. Bei Unternehmen steigt das Interesse, schon bei der Auswahl von Bewerber/inne/n für Ausbildungsplätze neben fachspezifischen Kompetenzen auf vorhandene Schlüsselkompetenzen zu achten, was in den Schulen einen erhöhten Bedarf zur Erkennung und zur Förderung dieser Schlüsselkompetenzen auslöst. Allerdings existiert bisher keine einheitliche Definition von Schlüsselkompetenzen und die Erhebungsverfahren sind vielfältig je nach wissenschaftlicher Disziplin. Vor allem gibt es nur sehr eingeschränkt Erkenntnisse darüber, welche persönlichen Faktoren und welche Faktoren in der sozialen Umwelt von Jugendlichen für die Entwicklung von Schlüsselkompetenzen relevant sind, was die Auswahl von geeigneten Förderkonzepten schwierig macht.
Daher beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit der Ausarbeitung eines Modells zur Erfassung von Schlüsselkompetenzen anhand von interdisziplinär verorteten theoretischen Ansätzen zu ihrer Definition und von internationalen empirischen Studien. Auf der Basis der daraus resultierenden Erkenntnisse wurde ein für Schulen handhabbarer und einheitlich gestalteter Fragebogen für die Selbsteinschätzung von Schüler/inne/n entwickelt. Dieser Fragebogen zielt auf die Erfassung vorhandener berufsrelevanter Schlüsselkompetenzen – wie beispielsweise Durchsetzungsfähigkeit, Empathiefähigkeit oder Computernutzungs-kompetenz – ab und ermittelt persönliche Faktoren wie Selbstwirksamkeit oder Selbstreflexion sowie Faktoren aus Familie, Schule und Freizeit. Der Fragebogen wurde in 9. Klassen an Realschulen im Ruhrgebiet eingesetzt. In der Auswertung wurden diese Daten mit Erhebungen zum schulischen Umfeld verknüpft.
Die Resultate der Reliabilitätsanalysen und konfirmatorischen Faktorenanalysen bestätigen zunächst die Validität der Erhebungsinstrumente. Somit sind die genutzten Skalen zur Erfassung von Schlüsselkompetenzen und zur Ermittlung von Einflussfaktoren nutzbar. Als ein zentrales Ergebnis der Studie ist festzuhalten, dass – wie die konfirmatorischen Faktorenanalysen und auch die Zusammenhangsanalysen zeigen – man nicht von „den Schlüsselkompetenzen“ im Allgemeinen sprechen sollte, sondern immer ein differenzierter Blick auf einzelne Schlüsselkompetenzen gewährleistet sein muss, da verschiedene Teilkompetenzen nicht unbedingt miteinander zusammenhängen. Daher ist es besonders wichtig, darauf zu achten, welchen Bedarf die einzelnen Jugendlichen in den jeweiligen Teilkompetenzen haben, um Maßnahmen zur Förderung gezielt einsetzen zu können.
Die Ergebnisse der Korrelations- und Regressionsanalysen zeigen darüber hinaus, dass zum Teil starke Zusammenhänge zwischen den persönlichen Faktoren und bestimmten Schlüsselkompetenzen bestehen. Die herkunftsspezifischen Merkmale fallen im Hinblick auf die Ausbildung von Schlüsselkompetenzen jedoch weniger ins Gewicht als erwartet. Eine Benachteiligung von Jugendlichen mit Migrationshintergrund ist im Hinblick auf die Entwicklung von Schlüsselkompetenzen nicht erkennbar. Geschlechterunterschiede ergeben sich bei der Ausprägung von sechs der achtzehn untersuchten Schlüsselkompetenzen. Schulische Faktoren haben im Vergleich zu den familiären Verhältnissen größeren Einfluss. So wirkt sich ein kooperativ gestalteter Unterricht beispielsweise auf verschiedene Schlüsselkompetenzen der Bereiche „zweckrationales Handeln“ und „selbstgesteuertes Lernen anhand von Lernstrategien“ positiv aus. Für die Ausbildung der Computernutzungskompetenz sind die Möglichkeiten zur intensiven Nutzung von Computern und des Internets sowie zusätzlicher Informatikunterricht besonders wichtig. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass berufsrelevante Schlüsselkompetenzen in hohem Maße in der Schule erworben werden können und durchaus Potenziale im Hinblick auf ihre Förderung vorhanden sind.An increasingly multicultural society, technological progress and globalised markets nowadays put new demands on trainees and qualified professionals in Germany. In the context of these developments, the provision of key competencies as a basis for vocational skills as well as life skills comes into focus within the debate on education policy. More and more companies use key competencies alongside subject-specific competencies as part of their recruitment criteria of candidates for apprenticeships. As a result, schools are beginning to recognize an increased need for the development of key competencies. However, so far there is no general definition of key competencies and survey procedures are different in each scientific discipline. Moreover, there is very limited knowledge on the extent to which personal factors and the social environment of young people influence the development of key competencies. As a consequence, it is difficult to select concepts that support the acquisition of these competencies.
This doctoral thesis develops a model for the survey of key competencies that is based on interdisciplinary theoretical approaches on their definition and on international empirical studies. On the basis of this theoretical framework, a questionnaire was developed that facilitated a self-assessment of pupils. This questionnaire aims at the recording of professionally relevant key competencies – such as assertiveness, empathy, or computer skills – and of personal factors like self-efficacy and self-reflection as well as information on family, school and recreational activities. The questionnaire was used in the 9th grade of secondary schools (“Realschulen”) in the Ruhr Area. In the analysis, these data were linked to information about the school environment.
The results of the reliability analysis and confirmatory factor analyses validate the survey design. The criteria used for the identification of key competencies and the information captured with regard to personality traits such as self-efficacy or self-reflection are therefore valid and suitable.
As a central result of the study, the confirmatory factor analysis and related analyses show that one should not focus on "key competencies" in general, but always distinguish between different competencies, as specific competencies are not necessarily linked to each other. ctake a differentiated look at individual key skills. For the development of key competencies it is particularly important to identify the needs of young people with regard to specific competencies in order to develop more targeted measures.
The results of the correlation and regression analyses show that in some cases a significant correlation between personal factors and specific key competencies exists. Contrary to expectation, the ethnic background of the participants had no measurable impact on the development of key competencies. A disadvantage for young people with an immigration background is not apparent in the data. Gender differences were visible in six of the eighteen examined key competencies. Schools and education had a greater impact compared to the family situation. As a consequence, a teaching style designed around the cooperation between student and teacher will have a positive effect on the development of competencies such as "goal oriented, rational action", or "independent learning based on learning strategies". For the development of computer skills, opportunities for the intensive use of computers and the internet in addition to classroom-based computer education are particularly important. This shows that key competencies can be acquired at school and that there is a potential to promote them