Mikrobieller Abbau isoprenoider Naturstoffe: anaerobe Oxidation von Monoterpenen durch nitratreduzierende Bakterien:
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Göttingen
Cuvillier
1998
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| adam_text | 5 MIKROBIELLER ABBAU ISOPRENOIDER NATURSTOFFE: ANAEROBE OXIDATION VON
MONOTERPENEN DURCH NITRATREDUZIERENDE BAKTERIEN DISSERTATION ZUR
ERLANGUNG DES GRADES EINES DOKTORS DER NATURWISSENSCHAFTEN - DR. RER.
NAT. - DEM FACHBEREICH BIOLOGIE / CHEMIE DER UNIVERSITAET BREMEN
VORGELEGT VON SABINE FOSS AUS PFORZHEIM BREMEN 1998 INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS VI A. EINLEITUNG 1 1. STRUKTUR, BIOSYNTHESE UND
VORKOMMEN VON TERPENOIDEN 1 1.1. GRUNDSTRUKTUR UND B IOSYNTHESE
ISOPRENOIDER NATURSTOFFE 1 1.2. VORKOMMEN BIOGENER KOHLENWASSERSTOFFE 7
2. ANAEROBER ABBAU VON KOHLENWASSERSTOFFEN DURCH BAKTERIEN 8 2.1.
ALIPHATISCHE ALKANE 9 2.2. ALIZYKLISCHE KOHLENWASSERSTOFFE UND
CARBOZYKLISCHE ALKOHOLE 10 2.3. ALIPHATISCHE ALKENE 11 2.4. AROMATISCHE
VERBINDUNGEN 11 2.4.1. INITIALE AKTIVIERUNG VON AROMATISCHEN
VERBINDUNGEN 11 2.4.2. REDUKTION UND RINGSPALTUNG VON RESORCIN UND
PHLOROGLUCIN 13 2.4.3. REDUKTION VON BENZOYL-COA 13 2.5. ISOPRENOIDE
NATURSTOFFE 14 3. ABBAU VON MONOTERPENEN DURCH AEROBE MIKROORGANISMEN 15
3.1. AZYKLISCHE MONOTERPENE: CITRONELLOL, GERANIOL UND LINALOOL 15 3.2.
MONOZYKLISCHE MONOTERPENE: LIMONEN UND MENTHOL 17 3.3. BIZYKLISCHE
MONOTERPENE: 1,8-CINEOL (EUCALYPTOL) UND A-PINEN 18 4. ZIELE DIESER
ARBEIT 20 B. MATERIAL UND METHODEN 21 1. CHEMIKALIEN UND GASE 21 2.
MIKROORGANISMEN UND PROBENMATERIAL 21 3. MIKROBIOLOGISCHE METHODEN 21
3.1. MEDIEN 21 3.1.1. HERSTELLUNG DES ANOXISCHEN MINERALMEDIUMS 21
3.1.2. MINERALMEDIUM FUER NITRATREDUZIERENDE BAKTERIEN 22 3.1.3.
ZUSAMMENSETZUNG DER STAMMLOESUNGEN FUER NITRATREDUZIERENDE BAKTERIEN 22
3.1.4. KOHLENSTOFFQUELLEN UND ELEKTRONENDONATOREN 25 3.1.5.
ELEKTRONENAKZEPTOREN 25 3.1.6. MINIMALMEDIUM-AGARPLATTEN (BOTTLE PLATES)
FUER AEROBES UND DENITRIFIZIERENDES WACHSTUM 25 II INHALTSVERZEICHNIS
3.1.7. MINERALMEDIUM FUER METHANOGENE ANREICHERUNGEN 26 3.1.8.
ZUSAMMENSETZUNG DER STAMMLOESUNGEN FUER METHANOGENE MEDIEN 26 3.2.
KULTIVIERUNG 28 3.2.1. REINHEITSKONTROLLEN 28 3.2.2. STAMMKULTUREN 28
3.2.3. WACHSTUM AUF MINIMALMEDIUM-AGARPLATTEN (BOTTLE PLATES) 28 3.3.
CHARAKTERISIERUNG DER MONOTERPENVERWERTENDEN BAKTERIENSTAEMME 29 3.3.1.
PHASENKONTRASTMIKROSKOPISCHE FOTOGRAFIE UND GRAM-FAERBUNG 29 3.3.2.
WACHSTUMSEXPERIMENTE ZUR PHYSIOLOGISCHEN CHARAKTERISIERUNG 29 3.3.2.1.
BESTIMMUNG DES TEMPERATUROPTIMUMS 30 3.3.2.2. BESTIMMUNG DES PH-OPTIMUMS
30 3.3.2.3. VITAMINBEDARF 30 3.3.2.4. KOHLENSTOFFQUELLEN UND
ELEKTRONENDONATOREN 30 3.3.2.5. ELEKTRONENAKZEPTOREN 31 3.4.
WACHSTUMSEXPERIMENTE ZUR ANAEROBEN OXIDATION VON MONOTERPENEN 31 3.4.1.
BILANZIERUNG DES ANAEROBEN MONOTERPENABBAUS IN DENITRIFIZIERENDEN
REINKULTUREN 31 3.4.2. TRANSFORMATIONSPRODUKTE DES
MONOTERPENMETABOLISMUSES 32 3.4.3. ANAEROBES WACHSTUM AUF AETHERISCHEN
OELEN 32 3.4.4. DENITRIFIZIERENDES WACHSTUM AUSGEWAEHLTER ISOLATE AUF
MONOTERPENGEMISCHEN 32 3.4.5. ANAEROBE MONOTERPENOXIDATION IN GEGENWART
VON MONOTERPENALKOHOLEN 33 3.5. MASSENKULTUREN ZUR GEWINNUNG VON
BAKTERIENZELLMASSE 33 3.6. ZELLZAHLEN NITRATREDUZIERENDER,
MONOTERPENVERWERTENDER MIKROORGANISMEN (MOST PROBABLE NUMBER) 34 3.7.
ANREICHERUNGEN UNTER METHANOGENEN BEDINGUNGEN 34 4. ANALYTISCHE METHODEN
35 4.1. BESTIMMUNG VON NITRAT UND NITRIT 35 4.2. BESTIMMUNG DER
PERMANENTGASE N 2 O UND N 2 35 4.3. PHOTOMETRISCHE BESTIMMUNG VON
AMMONIUM 36 4.4. GASCHROMATOGRAPHISCHE ANALYSE DER MONOTERPENE 36 4.4.1.
DUAL-KAPILLARSAEULEN-ANALYSE 36 4.4.2. RETENTIONSINDEX-SYSTEM 37 4.4.3.
BESTIMMUNG VON MONOTERPENEN MIT GASCHROMATOGRAPHIE/MASSEN- SPEKTROSKOPIE
38 4.4.4. ANALYSE VON MONOTERPENEN AUS DER ORGANISCHEN TRAEGERPHASE 38
4.4.5. ANALYSE VON.MONOTERPENEN AUS DER WAESSRIGEN PHASE 38 4.5.
BESTIMMUNG DES PROTEINGEHALTS GANZER ZELLEN 39 4.6. BESTIMMUNG DER 16S
RRNS-GENSEQUENZEN 39 INHALTSVERZEICHNIS IN 4.7. BESTIMMUNG DES
G+C-GEHALTS DER DNS 4.8. DNS-DNS-HYBRIDISIERUNG 4.9. ZUSAMMENSETZUNG DER
BAKTERIENZELLFETTSAEUREN 5. BIOCHEMISCHE METHODEN 5.1. HERSTELLUNG VON
ROHEXTRAKTEN 5.2. NACHWEIS VON ENZYMATISCHEN AKTIVITAETEN 39 40 40 40 40
41 C. ERGEBNISSE 43 TEIL I - PHYLOGENETISCHE EINORDNUNG UND
PHYSIOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG DER MONOTERPENVERWERTENDEN,
NITRATREDUZIERENDEN BAKTERIENSTAEMME 43 1. REINHEITSKONTROLLEN 43 2.
TAXONOMISCHE EINORDNUNG DER MONOTERPENVERWERTENDEN ISOLATE 43 2.1.
PHYLOGENETISCHE VERWANDTSCHAFT DER ISOLATE MIT THAUERA SPP. INNERHALB
DER $-PROTEOBACTERIA 43 2.1.1. 16S RRNS-GENSEQUENZEN DER THAUERA SPP. 43
2.1.2. G+C-GEHALT DER DNS DER THAUERA SPP. 44 2.1.3.
DNS-DNS-HYBRIDISIERUNG DER THAUERA SPP. 45 2.1.4. B
AKTERIENZELLFETTSAEUREN DER THAUERA SPP. 45 2.2. PHYLOGENETISCHE
VERWANDTSCHAFT DER ISOLATE MIT ALCALIGENES SPP. INNERHALB DER
$-PROTEOBACTERIA 46 2.2.1. 16S RRNS-GENSEQUENZEN DER ALCALIGENES SP.
STAEMME 46 2.2.2. BAKTERIENZELLFETTSAEUREN DER ALCALIGENES SP. STAEMME 47
3. PHYSIOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG DER MONOTERPENVERWERTENDEN
BAKTERIENSTAEMME 49 3.1. THAUERA SPP. 47LOL, 21MOL UND 58EU 49 3.1.1.
MORPHOLOGIE UND GRAM-FAERBUNG 49 3.1.2. TEMPERATUR- UND PH-OPTIMA 50
3.1.3. VITAMINABHAENGIGKEIT 50 3.1.4. KOHLENSTOFFQUELLEN UND
ELEKTRONENDONATOREN 51 3.1.5. ELEKTRONENAKZEPTOREN 52 3.2. ALCALIGENES
SP. 5 LMEN, 65PHEN, 62CAR UND 54PIN 54 3.2.1. MORPHOLOGIE UND
GRAM-FAERBUNG 54 3.2.2. TEMPERATUR- UND PH-OPTIMA 55 3.2.3.
VITAMINABHAENGIGKEIT 55 3.2.4. KOHLENSTOFFQUELLEN UND ELEKTRONENDONATOREN
56 3.2.5. ELEKTRONENAKZEPTOREN 57 IV INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS TEIL II - MONOTERPENE ALS KOHLENSTOFFQUELLEN DES
MIKROBIELLEN WACHSTUMS NITRATREDUZIERENDER BAKTERIEN 1. AEROBES WACHSTUM
MIT MONOTERPENEN 2. ANAEROBE OXIDATION VON MONOTERPENEN 2.1. THAUERA
SPP. 2.2. ALCALIGENES SP. 3. BILANZIERUNG DES ANAEROBEN MONOTERPENABBAUS
59 59 59 59 63 65 TEIL III - UNTERSUCHUNGEN ZUM ANAEROBEN METABOLISMUS
VON MONOTERPENEN 69 1. THAUERA SP. 47LOL 69 1.1. WACHSTUM VON STAMM
47LOL MIT AZYKLISCHEN MONOTERPENEN 69 1.2. ANAEROBE OXIDATION VON
LINAJOOL, GERANIOL UND NEROL DURCH STAMM 47LOL 71 1.3. REGIOSELEKTIVE
UMLAGERUNG VON MONOTERPENALKOHOLEN IN CYTOSOLISCHEN EXTRAKTEN 74 2.
THAUERA SP. 21MOL 77 2.1. WACHSTUM VON STAMM 2 LMOL AUF PFEFFERMINZOEL 77
3. THAUERA SP. 58EU 78 3.1. WACHSTUM VON STAMM 58EU AUF AETHERISCHEN OELEN
78 3.2. TRANSFORMATIONSPRODUKTE DES EUCALYPTOLABBAUS 78 3.3. ANAEROBER
ABBAU MONO- UND BIZYKLISCHER MONOTERPENE DURCH STAMM 58EU 79 4.
ALCALIGENES SP. 79 4.1. WACHSTUM AUF AETHERISCHEM FICHTENNADELOEL 79 4.2.
TRANSFORMATIONSPRODUKTE DES ANAEROBEN ABBAUS MONO- UND BIZYKLISCHER
MONOTERPENKOHLENWASSERSTOFFE 82 4.3. ANAEROBE OXIDATION MONO- UND
BIZYKLISCHER MONOTERPENE DURCH STAMM 54PIN 84 4.4. EINFLUSS VON
MONOTERPENALKOHOLEN AUF DEN ANAEROBEN ABBAU MONO- UND BIZYKLISCHER
MONOTERPENE 86 TEIL IV - MIKROBIELLER ABBAU VON MONOTERPENEN UNTER
ANOXISCHEN BEDINGUNGEN 88 1. POPULATIONSGROESSE MONOTERPENVERWERTENDER,
DENITRIFIZIERENDER BAKTERIEN 88 2. ABBAU VON
MONOTERPENKOHLENWASSERSTOFFEN UND BILDUNG VON P-CYMOL UNTER METHANOGENEN
BEDINGUNGEN 90 3. ANAEROBE OXIDATION VON A-PINEN UNTER METHANOGENEN
BEDINGUNGEN 93 D. DISKUSSION 95 1. TAXONOMISCHE EINORDNUNG DER
MONOTERPENVERWERTENDEN BAKTERIENSTAEMME 95 2. NACHWEIS DES ANAEROBEN
ABBAUS VON MONOTERPENEN DURCH NITRATREDUZIERENDE BAKTERIEN 96 3.
HYPOTHESEN ZUR ANAEROBEN OXIDATION DER MONOTERPENE IN DENITRIFIZIERENDEN
BAKTERIEN 97 3.1. LINALOOL 97 3.2. MENTHOL 98 3.3. EUCALYPTOL 99 3.4.
MONOTERPENKOHLENWASSERSTOFFE 100 4. OEKOLOGISCHE ASPEKTE DES ANAEROBEN
MONOTERPENABBAUS 106 5. ENTSTEHUNG VON P-CYMOL AUS
MONOTERPENKOHLENWASSERSTOFFEN UNTER ANOXISCHEN BEDINGUNGEN 107 E.
ZUSAMMENFASSUNG 109 F. LITERATURVERZEICHNIS 111 G. ANHANG 121 1 .
TRIVIALNAMEN UND SYSTEMATISCHE BEZEICHNUNG EINIGER MONOTERPENE 121 2.
RETENTIONSZEITEN UND KOVATS-INDIZES (KI) INCL. LITERATURANGABEN EINIGER
MONOTERPENE 122 3. KALIBRIERUNG EINIGER MONOTERPENE 124 4.
ZUSAMMENSETZUNG VON PFEFFERMINZ- UND FICHTENNADELOEL 126 5.
WACHSTUMSANSAETZE (MASSENKULTUREN) VON THAUERA SP. STAMM 47LOL 129 6.
SPEKTROSKOPISCHE DATEN DER MONOTERPENALKOHOLE 130 7. KURZBESCHREIBUNG
DER NEUISOLATE 131 DANKSAGUNG LEBENSLAUF
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