Net uptake of dissolved free amino acids by the giant clam, Tridacna maxima: alternative sources of energy and nitrogen?

The role of dissolved free amino acids (DFAA) in nitrogen and energy budgets was investigated for the giant clam, Tridacna maxima, growing under field conditions at One Tree Island, at the southern end of the Great Barrier Reef, Australia. Giant clams (121.5-143.7 mm in shell length) took up neutral, acidic and basic amino acids. The rates of net uptake of DFAA did not differ between light and dark, nor for clams growing under normal or slightly enriched ammonium concentrations. Calculations based on the net uptake concentrations typical of the maximum concentrations of DFAA found in coral reef waters (similar to 0.1 mu M)revealed that DFAA could only contribute 0.1% and 1% of the energy and nitrogen demands of giant clams, respectively. These results suggest that DFAA does not supply significant amounts of energy or nitrogen for giant clams or their symbionts.

Green manure in coffee systems in the region of Zona da Mata, Minas Gerais: characteristics and kinetics of carbon and nitrogen mineralization

The use of green manure may contribute to reduce soil erosion and increase the soil organic matter content and N availability in coffee plantations in the Zona da Mata, State of Minas Gerais, in Southeastern Brazil. The potential of four legumes (A. pintoi, C. mucunoides, S. aterrimum and S. guianensis) to produce above-ground biomass, accumulate nutrients and mineralize N was studied in two coffee plantations of subsistence farmers under different climate conditions. The biomass production of C. mucunoides was influenced by the shade of the coffee plantation. C. mucunoides tended to mineralize more N than the other legumes due to the low polyphenol content and polyphenol/N ratio. In the first year, the crop establishment of A. pintoi in the area took longer than of the other legumes, resulting in lower biomass production and N2 fixation. In the long term, cellulose was the main factor controlling N mineralization. The biochemical characteristics, nutrient accumulation and biomass production of the legumes were greatly influenced by the altitude and position of the area relative to the sun.

Brain lactate kinetics: Modeling evidence for neuronal lactate uptake upon activation.

A critical issue in brain energy metabolism is whether lactate produced within the brain by astrocytes is taken up and metabolized by neurons upon activation. Although there is ample evidence that neurons can efficiently use lactate as an energy substrate, at least in vitro, few experimental data exist to indicate that it is indeed the case in vivo. To address this question, we used a modeling approach to determine which mechanisms are necessary to explain typical brain lactate kinetics observed upon activation. On the basis of a previously validated model that takes into account the compartmentalization of energy metabolism, we developed a mathematical model of brain lactate kinetics, which was applied to published data describing the changes in extracellular lactate levels upon activation. Results show that the initial dip in the extracellular lactate concentration observed at the onset of stimulation can only be satisfactorily explained by a rapid uptake within an intraparenchymal cellular compartment. In contrast, neither blood flow increase, nor extracellular pH variation can be major causes of the lactate initial dip, whereas tissue lactate diffusion only tends to reduce its amplitude. The kinetic properties of monocarboxylate transporter isoforms strongly suggest that neurons represent the most likely compartment for activation-induced lactate uptake and that neuronal lactate utilization occurring early after activation onset is responsible for the initial dip in brain lactate levels observed in both animals and humans.

Uptake and translocation of nitrogen, phosphorus and calcium in soybean infected with Meloidogyne incognita and M. javanica

Two soybean (Glycine max) cultivars were used in this study, Ocepar 4, rated as moderately resistant to Meloidogyne incognita race 3 but susceptible to M. javanica, and 'BR 16', susceptible to both nematodes. The effect of nematodes infection on the uptake and transport of N, P and Ca to the shoot was studied in plants growing in a split root system. The upper half was inoculated with 0, 3,000, 9,000 or 27,000 eggs/plant while the lower half received 15N, 32P or 45Ca. Infected plants showed an increase of root but a decrease of shoot mass with increasing inoculum levels. In general, total endogenous nutrients increased in the roots and tended to decrease in the shoots with increasing inoculum levels. When concentrations were calculated, there was an increase in the three nutrients in the roots, and an increase of Ca but no significant variation of N and P was observed in the shoots. The total amount of 15N in the roots increased at the highest inoculum levels but 32P and 45Ca decreased. In the shoots there was a reduction of 32P and 45Ca. The specific concentrations of the labelled nutrients (abundance or radioactivity/tissue mass) also showed a decrease of 32P and 45Ca in the shoots and roots of infected plants and an increase of 15N in the shoots. Considering that overall nutrient concentrations reflect cumulative nutrient uptake and the data from labelled elements gave information at a specific moment of the infection, thus nematodes do interfere with nutrient uptake and translocation.

Modelling the uptake and growth kinetics of Penicillium glabrum in a tannic acid-containing solid-state fermentation for tannase production

A mathematical growth model for the batch solid-state fermentation process for fungal tannase production was developed and tested experimentally. The unstructured model describes the uptake and growth kinetics of Penicillium glabrum in an impregnated polyurethane foam substrate system. In general, good agreement between the experimental data and model simulations was obtained. Biomass, tannase and spore production are described by logistic kinetics with a time delay between biomass production and tannase and spore formation. Possible induction mechanisms for the latter are proposed. Hydrolysis of tannic acid, the main carbon source in the substrate system, is reasonably well described with Michaelis-Menten kinetics with time-varying enzyme concentration but a more complex reaction mechanism is suspected. The metabolism of gallic acid, a tannase-hydrolysis product of tannic acid, was shown to be growth limiting during the main growth phase. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Kinetic modeling and experiments on gas uptake and chemical transformation of organic aerosol in the atmosphere

Aerosolpartikel beeinflussen das Klima durch Streuung und Absorption von Strahlung sowie als Nukleations-Kerne für Wolkentröpfchen und Eiskristalle. Darüber hinaus haben Aerosole einen starken Einfluss auf die Luftverschmutzung und die öffentliche Gesundheit. Gas-Partikel-Wechselwirkunge sind wichtige Prozesse, weil sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Aerosolen wie Toxizität, Reaktivität, Hygroskopizität und optische Eigenschaften beeinflussen. Durch einen Mangel an experimentellen Daten und universellen Modellformalismen sind jedoch die Mechanismen und die Kinetik der Gasaufnahme und der chemischen Transformation organischer Aerosolpartikel unzureichend erfasst. Sowohl die chemische Transformation als auch die negativen gesundheitlichen Auswirkungen von toxischen und allergenen Aerosolpartikeln, wie Ruß, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Proteine, sind bislang nicht gut verstanden.rn Kinetische Fluss-Modelle für Aerosoloberflächen- und Partikelbulk-Chemie wurden auf Basis des Pöschl-Rudich-Ammann-Formalismus für Gas-Partikel-Wechselwirkungen entwickelt. Zunächst wurde das kinetische Doppelschicht-Oberflächenmodell K2-SURF entwickelt, welches den Abbau von PAK auf Aerosolpartikeln in Gegenwart von Ozon, Stickstoffdioxid, Wasserdampf, Hydroxyl- und Nitrat-Radikalen beschreibt. Kompetitive Adsorption und chemische Transformation der Oberfläche führen zu einer stark nicht-linearen Abhängigkeit der Ozon-Aufnahme bezüglich Gaszusammensetzung. Unter atmosphärischen Bedingungen reicht die chemische Lebensdauer von PAK von wenigen Minuten auf Ruß, über mehrere Stunden auf organischen und anorganischen Feststoffen bis hin zu Tagen auf flüssigen Partikeln. rn Anschließend wurde das kinetische Mehrschichtenmodell KM-SUB entwickelt um die chemische Transformation organischer Aerosolpartikel zu beschreiben. KM-SUB ist in der Lage, Transportprozesse und chemische Reaktionen an der Oberfläche und im Bulk von Aerosol-partikeln explizit aufzulösen. Es erforder im Gegensatz zu früheren Modellen keine vereinfachenden Annahmen über stationäre Zustände und radiale Durchmischung. In Kombination mit Literaturdaten und neuen experimentellen Ergebnissen wurde KM-SUB eingesetzt, um die Effekte von Grenzflächen- und Bulk-Transportprozessen auf die Ozonolyse und Nitrierung von Protein-Makromolekülen, Ölsäure, und verwandten organischen Ver¬bin-dungen aufzuklären. Die in dieser Studie entwickelten kinetischen Modelle sollen als Basis für die Entwicklung eines detaillierten Mechanismus für Aerosolchemie dienen sowie für das Herleiten von vereinfachten, jedoch realistischen Parametrisierungen für großskalige globale Atmosphären- und Klima-Modelle. rn Die in dieser Studie durchgeführten Experimente und Modellrechnungen liefern Beweise für die Bildung langlebiger reaktiver Sauerstoff-Intermediate (ROI) in der heterogenen Reaktion von Ozon mit Aerosolpartikeln. Die chemische Lebensdauer dieser Zwischenformen beträgt mehr als 100 s, deutlich länger als die Oberflächen-Verweilzeit von molekularem O3 (~10-9 s). Die ROIs erklären scheinbare Diskrepanzen zwischen früheren quantenmechanischen Berechnungen und kinetischen Experimenten. Sie spielen eine Schlüsselrolle in der chemischen Transformation sowie in den negativen Gesundheitseffekten von toxischen und allergenen Feinstaubkomponenten, wie Ruß, PAK und Proteine. ROIs sind vermutlich auch an der Zersetzung von Ozon auf mineralischem Staub und an der Bildung sowie am Wachstum von sekundären organischen Aerosolen beteiligt. Darüber hinaus bilden ROIs eine Verbindung zwischen atmosphärischen und biosphärischen Mehrphasenprozessen (chemische und biologische Alterung).rn Organische Verbindungen können als amorpher Feststoff oder in einem halbfesten Zustand vorliegen, der die Geschwindigkeit von heterogenen Reaktionenen und Mehrphasenprozessen in Aerosolen beeinflusst. Strömungsrohr-Experimente zeigen, dass die Ozonaufnahme und die oxidative Alterung von amorphen Proteinen durch Bulk-Diffusion kinetisch limitiert sind. Die reaktive Gasaufnahme zeigt eine deutliche Zunahme mit zunehmender Luftfeuchte, was durch eine Verringerung der Viskosität zu erklären ist, bedingt durch einen Phasenübergang der amorphen organischen Matrix von einem glasartigen zu einem halbfesten Zustand (feuchtigkeitsinduzierter Phasenübergang). Die chemische Lebensdauer reaktiver Verbindungen in organischen Partikeln kann von Sekunden bis zu Tagen ansteigen, da die Diffusionsrate in der halbfesten Phase bei niedriger Temperatur oder geringer Luftfeuchte um Größenordnungen absinken kann. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen wie halbfeste Phasen die Auswirkung organischeer Aerosole auf Luftqualität, Gesundheit und Klima beeinflussen können. rn