Estudo integrado do potencial fitorremediador da Eichhornia crassipes em ambientes naturais e sua utilização para obtenção de extratos proteicos

This study aimed to analyze the phytoremediation potential of Eichhornia crassipes in natural environments, optimize the extraction process of crude protein from plant tissue and, obtain and characterize this process in order to determine its viability of use instead of the protein sources of animal and/or human feed. For this, it has been determined in Apodi/Mossoró river water the concentration of ammonium ions, nitrite, nitrate, calcium, magnesium, potassium, iron, copper, manganese, zinc, nickel, cobalt, sodium, aluminum, cádmium, lead, and total chromium; It was determined in plant tissue of aquatic macrophytes of Eichhornia crassipes species present in Apodi/Mossoró River the moisture content, ash, calcium, magnesium, potassium, iron, copper, manganese, zinc, nickel, cobalt, sodium, aluminum, cadmium, lead, total chromium, total nitrogen and crude protein. It was also determined the translocation factor and bioaccumulation of all the quantified elements; It was developed and optimized the extraction procedure of crude protein based on the isoelectric method and a factorial design 24 with repetition; It was extracted and characterized the extract obtained by determining the moisture content, ash, magnesium, potassium, iron, copper, manganese, zinc, nickel, cobalt, sodium, cadmium, total nitrogen and crude protein. And finally, it was also characterized the protein extract using Thermogravimetric Analysis (TG), Derived Thermogravimetric (DTG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Infrared Spectroscopy (FT-IR) and jelly-like electrophoresis of polyacrylamide (SDS -PAGE) to assess the their molecular weights/mass. Thus, from the results obtained for the translocation and bioaccumulation factors was found that the same can be used as phytoremediation agent in natural environments of all quantified elements. It was also found that the developed method of extraction and protein precipitation was satisfactory for the purpose of the work, which gave the best conditions of extraction and precipitation of proteins as: pH extraction equal to 13.0, extraction temperature equals 60 ° C, reaction time equals to 30 minutes, and pH precipitation equals to 4.0. As for the extract obtained, the total nitrogen and crude protein were quantified higher than those found in the plant, increasing the crude protein content approximately 116.88% in relation to the quantified contente in the vegetal tissue of macrophyte. The levels of nickel and cadmium were the unique that were found below the detection limit of used the equipment. The electrophoretic analysis allowed us to observe that the protein extract obtained is composed of low polypeptide chains by the molecular and phytochelatins, with 6 and 15 kDa bands. Analysis of TG, DTG, DSC and FT-IR showed similarities in protein content of the obtained extracts based on different collection points and 9 parts of the plant under study, as well as commercial soy protein and casein. Finally, based on all these findings, it was concluded that the obtained extract in this work can be used instead of the protein sources of animal feed should, before that, test its digestibility. As human supplementation, it is necessary to conduct more tests associated with the optimization process in the sense of removing undesirable components and constant monitoring of the water body and the raw material used

Avaliação do ecossistema microbiano de ratos wistar submetidos à carcinogênese química de cólon após o consumo de lactobacillus acidophilus crl 1014 e extrato aquoso

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modificação de eletrodos de carbono vítreo e nanotubos de Ti/TiO2 com aspirinato de cobre (II) para detecção eletroquímica e redução fotoeletrocatalítica de íons nitrito

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento de um embutido cárneo fermentado, com teores reduzidos de gordura e sais de cura, através da utilização de culturas probióticas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

New insights on reaction pathway selectivity promoted by crown ether phase-transfer catalysis: Model ab initio calculations of nucleophilic fluorination

Crown ethers have the ability of solubilizing inorganic salts in apolar solvents and to promote chemical reactions by phase-transfer catalysis. However, details on how crown ethers catalyze ionic S(N)2 reactions and control selectivity are not well understood. In this work, we have used high level theoretical calculations to shed light on the details of phase-transfer catalysis mechanism of KF reaction with alkyl halides promoted by 18-crown-6. A complete analysis of the of the model reaction between KF(18-crown-6) and ethyl bromide reveals that the calculations can accurately predict the product ratio and the overall kinetics. Our results point out the importance of the K* ion and of the crown ether ring in determining product selectivity. While the K* ion favors the S(N)2 over the E2 anti pathway, the crown ether ring favors the S(N)2 over E2 syn route. The combination effects lead to a predicted 94% for the S(N)2 pathway in excellent agreement with the experimental value of 92%. A detailed analysis of the overall mechanism of the reaction under phase-transfer conditions also reveals that the KBr product generated in the nucleophilic fluorination acts as an inhibitor of the 18-crown-6 catalyst and it is responsible for the observed slow reaction rate. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Flüssigkristalline Ionomere zum Aufbau von Multischichtstrukturen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung von nematischen und smektischen LC-Polyestern, die mit ionischen Gruppen funktionalisiert wurden. Als ionische Gruppen wurden Phosphonsäure-salze und Phosphonium- oder Ammoniumgruppen verwendet. Je nach Polymerrückgrat erhält man LC-Ionomere, bei denen die ionischen Gruppen entweder an das Mesogen oder an den Hauptkettenspacer gebunden sind. Diese LC-Ionomere können zusammen mit amorphen Polyelektrolyten oder anorganischen Schichtmineralien für den Multischichtaufbau durch alternierende Adsorption von Polykation und Polyanion aus der Lösung verwendet werden (Methode von G. Decher). Die Multischichtbildung konnte mittels UV-Spektroskopie, IR-Spektroskopie, Kontaktwinkel-Messungen, Röntgenreflexionsmessungen und Oberflächen Plasmonen-Spektroskopie verfolgt werden. Die Subschichten sind zwischen 25 und 55 Å dick und hängen z.B. von der Polarität des Lösungsmittels ab. Erste cis-trans Isomerisierungen und Photoorientierungs-Versuche wurden durchgeführt.

Entwicklung von chiralen- sowie RP-HPLC-Methoden in Verbindung mit hochauflösender MS und deren Anwendung zur Analyse sekundärer organischer Aerosole in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions��methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.

Species specific nitrogen isotope analysis by NanoSIMS

Der atmosphärische Kreislauf reaktiver Stickstoffverbindungen beschäftigt sowohl die Naturwissenschaftler als auch die Politik. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass reaktive Stickoxide die Bildung von bodennahem Ozon kontrollieren. Reaktive Stickstoffverbindungen spielen darüber hinaus als gasförmige Vorläufer von Feinstaubpartikeln eine wichtige Rolle und der Transport von reaktivem Stickstoff über lange Distanzen verändert den biogeochemischen Kohlenstoffkreislauf des Planeten, indem er entlegene Ökosysteme mit Stickstoff düngt. Die Messungen von stabilen Stickstoffisotopenverhältnissen (15N/14N) bietet ein Hilfsmittel, welches es erlaubt, die Quellen von reaktiven Stickstoffverbindungen zu identifizieren und die am Stickstoffkeislauf beteiligten Reaktionen mithilfe ihrer reaktionsspezifischen Isotopenfraktionierung genauer zu untersuchen. rnIn dieser Doktorarbeit demonstriere ich, dass es möglich ist, mit Hilfe von Nano-Sekundärionenmassenspektrometrie (NanoSIMS) verschiedene stickstoffhaltige Verbindungen, die üblicherweise in atmosphärischen Feinstaubpartikeln vorkommen, mit einer räumlichen Auflösung von weniger als einem Mikrometer zu analysieren und zu identifizieren. Die Unterscheidung verschiedener stickstoffhaltiger Verbindungen erfolgt anhand der relativen Signalintensitäten der positiven und negativen Sekundärionensignale, die beobachtet werden, wenn die Feinstaubproben mit einem Cs+ oder O- Primärionenstrahl beschossen werden. Die Feinstaubproben können direkt auf dem Probenahmesubstrat in das Massenspektrometer eingeführt werden, ohne chemisch oder physikalisch aufbereited zu werden. Die Methode wurde Mithilfe von Nitrat, Nitrit, Ammoniumsulfat, Harnstoff, Aminosären, biologischen Feinstaubproben (Pilzsporen) und Imidazol getestet. Ich habe gezeigt, dass NO2 Sekundärionen nur beim Beschuss von Nitrat und Nitrit (Salzen) mit positiven Primärionen entstehen, während NH4+ Sekundärionen nur beim Beschuss von Aminosäuren, Harnstoff und Ammoniumsalzen mit positiven Primärionen freigesetzt werden, nicht aber beim Beschuss biologischer Proben wie z.B. Pilzsporen. CN- Sekundärionen werden beim Beschuss aller stickstoffhaltigen Verbindungen mit positiven Primärionen beobachtet, da fast alle Proben oberflächennah mit Kohlenstoffspuren kontaminiert sind. Die relative Signalintensität der CN- Sekundärionen ist bei kohlenstoffhaltigen organischen Stickstoffverbindungen am höchsten.rnDarüber hinaus habe ich gezeigt, dass an reinen Nitratsalzproben (NaNO3 und KNO3), welche auf Goldfolien aufgebracht wurden speziesspezifische stabile Stickstoffisotopenverhältnisse mithilfe des 15N16O2- / 14N16O2- - Sekundärionenverhältnisses genau und richtig gemessen werden können. Die Messgenauigkeit auf Feldern mit einer Rastergröße von 5×5 µm2 wurde anhand von Langzeitmessungen an einem hausinternen NaNO3 Standard als ± 0.6 ‰ bestimmt. Die Differenz der matrixspezifischen instrumentellen Massenfraktionierung zwischen NaNO3 und KNO3 betrug 7.1 ± 0.9 ‰. 23Na12C2- Sekundärionen können eine ernst zu nehmende Interferenz darstellen wenn 15N16O2- Sekundärionen zur Messung des nitratspezifischen schweren Stickstoffs eingesetzt werden sollen und Natrium und Kohlenstoff im selben Feinstaubpartikel als interne Mischung vorliegt oder die natriumhaltige Probe auf einem kohlenstoffhaltigen Substrat abgelegt wurde. Selbst wenn, wie im Fall von KNO3, keine derartige Interferenz vorliegt, führt eine interne Mischung mit Kohlenstoff im selben Feinstaubpartikel zu einer matrixspezifischen instrumentellen Massenfraktionierung die mit der folgenden Gleichung beschrieben werden kann: 15Nbias = (101 ± 4) ∙ f − (101 ± 3) ‰, mit f = 14N16O2- / (14N16O2- + 12C14N-). rnWird das 12C15N- / 12C14N- Sekundärionenverhältnis zur Messung der stabilen Stickstoffisotopenzusammensetzung verwendet, beeinflusst die Probematrix die Messungsergebnisse nicht, auch wenn Stickstoff und Kohlenstoff in den Feinstaubpartikeln in variablen N/C–Verhältnissen vorliegen. Auch Interferenzen spielen keine Rolle. Um sicherzustellen, dass die Messung weiterhin spezifisch auf Nitratspezies eingeschränkt bleibt, kann eine 14N16O2- Maske bei der Datenauswertung verwendet werden. Werden die Proben auf einem kohlenstoffhaltigen, stickstofffreien Probennahmesubstrat gesammelt, erhöht dies die Signalintensität für reine Nitrat-Feinstaubpartikel.

Geochemical analysis of sediments and interstitial water in sediment cores from the North-West African continental margin and from the Central Pacific

A. Continental slope sediments off Spanish-Sahara and Senegal contain up to 4% organic carbon and up to 0.4% total nitrogen. The highest concentrations were found in sediments from water depths between 1000 and 2000 m. The regional and vertical distribution of organic matter differs significantly. Off Spanish-Sahara the organic matter content of sediment deposited during glacial times (Wuerm, Late Riss) is high whereas sediments deposited during interglacial times (Recent, Eem) are low in organic matter. Opposite distribution was found in sediments off Senegal. The sediments contain 30 to 130 ppm of fixed nitrogen. In most sediments this corresponds to 2-8 % of the total nitrogen. Only in sediments deposited during interglacial times off Spanish-Sahara up to 20 % of the total nitrogen is contained as inorganically bound nitrogen. Positive correlations of the fixed nitrogen concentrations to the amounts of clay, alumina, and potassium suggest that it is primarily fixed to illites. The amino acid nitrogen and hexosamine nitrogen account for 17 to 26 % and 1.3 to 2.4 %, respectively of the total nitrogen content of the sediments. The concentrations vary between 200 and 850 ppm amino acid nitrogen and 20 to 70 ppm hexosamine nitrogen, both parallel the fluctiations of organic matter in the sediment. Fulvic acids, humic acids, and the total organic matter of the sediments may be clearly differentiated from one another and their amino acid and hexosamine contents and their amino acid composition: a) Fulvic acids contain only half as much amino acids as humic acids b) The molar amino acid/hexosamine ratios of the fulvic acids are half those of the humic acids and the total organic matter of the sediment c) The amino acid spectra of fulvic acids are characterized by an enrichment of aspartic acid, alanine, and methionine sulfoxide and a depletion of glycine, valine, isoleucine, leucine, tyrosine, phenylalanine, lysine, and arginine compared to the spectra of the humic acids and those of the total organic matter fraction of the sediment. d) The amino acid spectra of the humic acids and those of the total organic matter fraction of the sediments are about the same with the exception that arginine is clearly enriched in the total organic matter. In general, as indicated by the amino compounds humic acids resemble closer the total organic matter composition than the low molecular fulvic acids do. This supports the general idea that during the course of diagenesis in reducing sediments organic matter stabilizes from a fulvic-like structure to humic-like structure and finally to kerogen. The decomposition rates of single aminio acids differ significantly from one another. Generally amino acids which are preferentially contained in humic acids and the total organic matter fraction show a smaller loss with time than those preferably well documented in case of the basic amino acids lysine and arginine which- although thermally unstable- are the most stable amino acids in the sediments. A favoured incorporation of these compounds into high molecular substances as well as into clay minerals may explain their relatively high "stability" in the sediment. The nitrogen loss from the sediments due to the activity of sulphate-reducing bacteria amounts to 20-40 % of the total organic nitrogen now present. At least 40 % of the organic nitrogen which is liberated by sulphate-reducing bacteria can be explained ny decomposition of amino acids alone. B. Deep-sea sediments from the Central Pacific The deep-seas sediments contain 1 to 2 orders of magnitude less organic matter than the continental slope sediments off NW Africa, i.e. 0.04 to 0.3 % organic carbon. The fixed nitrogen content of the deep-sea sediments ranges from 60 to 270 ppm or from 20 to 45 % of the total nitrogen content. While ammonia is the prevailing inorganic nitrogen compound in anoxic pore waters, nitrate predominates in the oxic environment of the deep-sea sediments. Near the sediment/water interface interstital nitrate concentrations of around 30 µg-at. N/l were recorded. These generally increase with sediment depth by 10 to 15 µg-at. NO3- N/l. This suggests the presence of free oxygen and the activity of nitrifying bacteria in the interstitial waters. The ammonia content of the interstitial water of the oxic deep-sea sediments ranges from 2 to 60 µg-at. N/l and thus is several orders of magnitude less than in anoxic sediments. In contrast to recorded nitrate gradients towards the sediments/water interface, there are no ammonia concentration gradients. However, ammonia concentrations appear to be characteristic for certain regional areas. It is suggested that this regional differentiation is caused by ion exchange reactions involving potassium and ammonium ions rather than by different decomposition rates of organic matter. C. C/N ratios All estimated C/N ratios of surface sediments vary between 3 and 9 in the deep-sea and the continental margin, respectively. Whereas the C/N ratios generally increase with depth in the sediment cores off NW Africa they decrease in the deep-sea cores. The lowest values of around 1.3 were found in the deeper sections of the deep-sea cores, the highest of around 10 in the sediments off NW Africa. The wide range of the C/N ratios as well as their opposite behaviour with increasing sediment depth in both the deep-sea and continental margin sediment cores, can be attributed mainly to the combination of the following three factors: 1. Inorganic and organic substances bound within the latticed of clay minerals tend to decrease the C/N ratios. 2. Organic matter not protected by absorption on the clay minerals tends to increase C/N ratios 3. Diagenetic alteration of organic matter by micro-organisms tends to increase C/N ratios through preferential loss of nitrogen The diagenetic changes of the microbially decomposable organic matter results in both oxic and anoxic environments in a preferential loss of nitrogen and hence in higher C/N ratios of the organic fraction. This holds true for most of the continental margin sediments off NW Africa which contain relatively high amounts of organic matter so that factors 2 and 3 predominate there. The relative low C/N ratios of the sediments deposited during interglacial times off Spanish-Sahara, which are low in organic carbon, show the increasing influence of factor 1 - the nitrogen-rich organic substances bound to clay minerals. In the deep-sea sediments from the Central Pacific this factor completely predominates so that the C/N rations of the sediments approach that of the substance absorbed to clay minerals with decreasing organic matter content. In the deeper core sections the unprotected organic matter has been completely destroyed so that the C/N ratios of the total sediments eventually fall into the same range as those of the pure clay mineral fraction.

Chemical characterization of marine sub-micrometer aerosol particles during the MERIAN cruise MSM18/3 from the Cape Verde island Sao Vicente to Gabun (Atlantic Ocean)

Sub-micron marine aerosol particles (PM1) were collected during the MERIAN cruise MSM 18/3 between 22 June 2011 and 21 July 2011 from the Cape Verde island Sao Vicente to Gabun crossing the tropical Atlantic Ocean and passing equatorial upwelling areas. According to air mass origin and chemical composition of the aerosol particles, three main regimes could be established. Aerosol particles in the first part of the cruise were mainly of marine origin, in the second part was marine and slightly biomass burning influenced (increasing tendency) and in the in last part of the cruise, approaching the African mainland, biomass burning influences became dominant. Generally aerosols were dominated by sulfate (caverage = 1.99 µg/m**3) and ammonium ions (caverage = 0.72 µg/m**3) that are well correlated and slightly increasing along the cruise. High concentrations of water insoluble organic carbon (WISOC) averaging 0.51 µg/m**3 were found probably attributed to the high oceanic productivity in this region. Water soluble organic carbon (WSOC) was strongly increasing along the cruise from concentrations of 0.26 µg/m**3 in the mainly marine influenced part to concentrations up to 3.3 µg/m**3 that are probably caused by biomass burning influences. Major organic constituents were oxalic acid, methansulfonic acid (MSA) and aliphatic amines. MSA concentrations were quite constant along the cruise (caverage = 43 ng/m**3). While aliphatic amines were more abundant in the first mainly marine influenced part with concentrations of about 20 ng/m**3, oxalic acid showed the opposite pattern with average concentrations of 12 ng/m**3 in the marine and 158 ng/m**3 in the biomass burning influenced part. The alpha dicarbonyl compounds glyoxal and methylglyoxal were detected in the aerosol particles in the low ng/m**3 range and followed oxalic acid closely. MSA and aliphatic amines accounted for biogenic marine (secondary) aerosol constituents whereas oxalic acid and the alpha dicarbonyl compounds were believed to result mainly from biomass burning. N-alkane concentrations increased along the cruise from 0.81 to 4.66 ng/m**3, PAHs and hopanes were abundant in the last part of the cruise (caverage of PAHs = 0.13 ng/m**3, caverage of hopanes = 0.19 ng/m**3). Levoglucosan was identified in several samples of the last part of the cruise in concentrations around 2 ng/m**3, pointing to (aged) biomass burning influences. The investigated organic compounds could explain 9.5% of WSOC in the mainly marine influenced part (dominating compounds: aliphatic amines and MSA) and 2.7% of WSOC in the biomass burning influenced part (dominating compound: oxalic acid) of the cruise.

Nitrogen-regulated Ubiquitination of the Gap1 Permease of Saccharomyces cerevisiae

Addition of ammonium ions to yeast cells growing on proline as the sole nitrogen source induces rapid inactivation and degradation of the general amino acid permease Gap1 through a process requiring the Npi1/Rsp5 ubiquitin (Ub) ligase. In this study, we show that NH4+ induces endocytosis of Gap1, which is then delivered into the vacuole where it is degraded. This down-regulation is accompanied by increased conversion of Gap1 to ubiquitinated forms. Ubiquitination and subsequent degradation of Gap1 are impaired in the npi1 strain. In this mutant, the amount of Npi1/Rsp5 Ub ligase is reduced >10-fold compared with wild-type cells. The C-terminal tail of Gap1 contains sequences, including a di-leucine motif, which are required for NH4+-induced internalization and degradation of the permease. We show here that mutant Gap1 permeases affected in these sequences still bind Ub. Furthermore, we provide evidence that only a small fraction of Gap1 is modified by Ub after addition of NH4+ to mutants defective in endocytosis.

The reversible condensation and expansion of the rotavirus genome

Understanding the structural organization of the genome is particularly relevant in segmented double-stranded RNA viruses, which exhibit endogenous transcription activity. These viruses are molecular machines capable of repeated cycles of transcription within the intact capsid. Rotavirus, a major cause of infantile gastroenteritis, is a prototypical segmented double-stranded RNA virus. From our three-dimensional structural analyses of rotavirus examined under various chemical conditions using electron cryomicroscopy, we show here that the viral genome exhibits a remarkable conformational flexibility by reversibly changing its packaging density. In the presence of ammonium ions at high pH, the genome condenses to a radius of ≈180 Å from ≈220 Å. Upon returning to physiological conditions, the genome re-expands and fully maintains its transcriptional properties. These studies provide further insights into the genome organization and suggest that the observed isometric and concentric nature of the condensation is due to strong interactions between the genome core and the transcription enzymes anchored to the capsid inner surface. The ability of the genome to condense beyond what is normally observed in the native virus indicates that the negative charges on the RNA in the native state may be only partially neutralized. Partial neutralization may be required to maintain appropriate interstrand spacing for templates to move around the enzyme complexes during transcription. Genome condensation was not observed either with increased cation concentrations at normal pH or at high pH without ammonium ions. This finding indicates that the observed genome condensation is a synergistic effect of hydroxyl and ammonium ions involving disruption of protein–RNA interactions that perhaps facilitate further charge neutralization and consequent reduction in the interstrand spacing.

Ligand tethering by ion-exchange for the immobilization of homogeneous catalysts

A Rh phosphine complex, derived from the Wilkinson’s catalyst, has been immobilized by ion-exchange on the ammonium form of a Al-MCM-41 sample. Ammonium ions have been exchanged by cholamine ions, which act as an amine ligand, and then the Wilkinson’s catalyst has been immobilized by substitution of a phosphine ligand by the anchored amine. This is a novel immobilization procedure, as a ligand, instead of the whole complex, is tethered to the support by ion exchange. The obtained hybrid catalyst has been characterized by Elemental Analysis, DRIFTS and XPS. The quantitative exchange of ammonium by cholamine and coordination of Rh to amines has been observed. Most of the anchored Rh is considered to be coordinated to the ligand tethered to the support and a small proportion seems to be interacting with the protonated ligand or with the support surface. The catalyst has been tested in the hydrogenation of cyclohexene and in the hydroformylation of 1-octene. In the first case the catalyst is active and reusable, while a strong Rh leaching takes place in the second one.

Aqueous ammonia equilibrium : tabulation of percent un-ionized ammonia /

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Chemical modification of smectite clays

Today, speciality use organoclays are being developed for an increasingly large number of specific applications. Many of these, including use in cosmetics, polishes, greases and paints, require that the material be free from abrasive impurities so that the product retains a smooth `feel'. The traditional `wet' method preparation of organoclays inherently removes abrasives naturally present in the parent mineral clay, but it is time-consuming and expensive. The primary objective of this thesis was to explore the alternative `dry' method (which is both quicker and cheaper but which provides no refining of the parent clay) as a process, and to examine the nature of the organoclays produced, for the production of a wide range of commercially usable organophilic clays in a facile way. Natural Wyoming bentonite contains two quite different types of silicate surface (that of the clay mineral montmorillonite and that of a quartz impurity) that may interact with the cationic surfactant added in the `dry' process production of organoclays. However, it is oil shale, and not the quartz, that is chiefly responsible for the abrasive nature of the material, although air refinement in combination with the controlled milling of the bentonite as a pretreatment may offer a route to its removal. Ion exchange of Wyoming bentonite with a long chain quaternary ammonium salt using the `dry' process affords a partially exchanged, 69-78%, organoclay, with a monolayer formation of ammonium ions in the interlayer. Excess ion pairs are sorbed on the silicate surfaces of both the clay mineral and the quartz impurity phases. Such surface sorption is enhanced by the presence of very finely divided, super paramagnetic, Fe2O3 or Fe(O)(OH) contaminating the surfaces of the major mineral components. The sorbed material is labile to washing, and induces a measurable shielding of the 29Si nuclei in both clay and quartz phases in the MAS NMR experiment, due to an anisotropic magnetic susceptibility effect. XRD data for humidified samples reveal the interlamellar regions to be strongly hydrophobic, with the by-product sodium chloride being expelled to the external surfaces. Many organic cations will exchange onto a clay. The tetracationic cyclophane, and multipurpose receptor, cyclobis(paraquat-p-phenylene) undergoes ion exchange onto Wyoming bentonite to form a pillared clay with a very regular gallery height. The major plane of the cyclophane is normal to the silicate surfaces, thus allowing the cavity to remain available for complexation. A series of group VI substituted o-dimethoxybenzenes were introduced, and shown to participate in host/guest interactions with the cyclophane. Evidence is given which suggests that the binding of the host structure to a clay substrate offers advantages, not only of transportability and usability but of stability, to the charge-transfer complex which may prove useful in a variety of commercial applications. The fundamental relationship between particle size, cation exchange capacity and chemical composition of clays was also examined. For Wyoming bentonite the extent of isomorphous substitution increases with decreasing particle size, causing the CEC to similarly increase, although the isomorphous substitution site: edge site ratio remains invarient throughout the particle size range studied.