Versuch einer empirischen Darstellung des polarischen Naturgesetzes und dessen Anwendung auf die Thätigkeiten der organischen und unorganischen Körper, mit einem Rückblick auf den thierischen Magnetismus

vom Dr. G. Prochaska, Regierungs-Rath und Professor

Mechanismen kleiner regulatorischer RNAs in Dictyostelium discoideum: Charakterisierung und Anwendung

Die RNA-Interferenz (RNAi) ist ein in Eukaryoten weit verbreiteter Mechanismus, der die transkriptionelle oder posttranskriptionelle Stilllegung von Genen beschreibt. Die Spezifität wird dabei durch die Sequenz einer kleinen, nicht-kodierenden RNA gewährleistet. Diese RNA leitet einen Effektorkomplex, dessen Zentrum immer von einem Argonautenprotein gebildet wird, üblicherweise zu einer komplementären mRNA. In der Folge kommt es zum Abbau des Transkripts oder zur Inhibierung der Translation. Aktuelle Veröffentlichungen konnten zudem das Aktivitätsprofil der Argonautenproteine beträchtlich erweitern: Im Zellkern vorkommende Argonautenproteine wurden beispielsweise mit Spleißvorgängen, der Promotorkontrolle von Genen und der DNA-Reparatur in Verbindung gebracht. In den letzten Jahren konnten weitreichende Kenntnisse bezüglich der Kontrolle einiger transposabler Elemente durch RNAi sowie der Biogenese kleiner regulatorischer RNAs in Dictyostelium discoideum und anderen Organismen gewonnen werden. Ein Fokus dieser Arbeit lag zunächst auf der Charakterisierung des Argonautenproteins AgnB und der Identifikation von Interaktionspartnern. Es konnte gezeigt werden, dass AgnB zumindest partiell im Zellkern der Amöbe lokalisiert und dort vermutlich regulatorische Aufgaben wahrnimmt. Gestützt wurde diese Annahme durch die massenspektrometrische und Western Blot basierte Detektion nukleärer Bindungspartner. Weiterführende Analysen konnten AgnB zudem als positiven Regulator für drei entwicklungsregulierte Gene beschreiben und so die Verbindung zum Prozess der RNA activation in der Amöbe herstellen. Identifizierte posttranslationale Modifikationen könnten diesbezüglich die Aktivität des Argonauten steuern. Mit Hilfe von Crosslink-RNA-Immunopräzipitation und anschließender Hochdurchsatz-sequenzierung oder der Northern Blot basierten Auswertung konnte eine Assoziation von AgnB und der Class I RNAs gezeigt werden. Diese Klasse umfasst nicht-kodierende RNAs mit einer Länge von etwa 42 bis 65 Nukleotiden und wurde bisher nicht als Substrat für die RNAi-Maschinerie in D. discoideum angesehen. Ein weiterer Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit dem Einfluss von AgnA und AgnB auf die Promotorbereiche des D. discoideum Retrotransposons DIRS-1. Im Verlauf der Untersuchungen konnte beobachtet werden, dass die Anordnung entgegengesetzt operierender DIRS-1 Promotor-sequenzen für die Stilllegung eines Reportergens ausreichend war. Darauf aufbauend konnte ein DIRS-1 basiertes knockdown System etabliert werden. Mit Hilfe dieses Systems konnten die Proteinmengen ausgewählter Zielgene so effektiv reduziert werden, dass die entsprechenden Stämme den Phänotyp des korrespondierenden knockout Stammes zeigten. Darüber hinaus war es möglich die Proteinreduktion zu modulieren, um so beispielsweise dosisabhängige Effekte zu registrieren. Vorangegangene Arbeiten zur Biogenese von micro (mi)RNAs konnten das RNA-bindende Protein RbdB als eine Hauptkomponente für die Prozessierung maturer miRNAs identifizieren. Der miRNA defiziente RbdB- Stamm wurde in dieser Arbeit zur Identifikation putativer miRNA Ziele genutzt. Dazu wurde sowohl das Transkriptom des D. discoideum Wildtyps als auch des rbdB knockout Stammes in hohem Durchsatz sequenziert, um so differentiell exprimierte Gene zu detektieren. Vielversprechende Kandidaten wurden mittels qRT-PCR verifiziert. Dabei wurde unter anderem ein putativer Transkriptionsfaktor als miRNA target identifiziert, der eine Vielzahl weiterer Gene regulieren könnte. Abschließend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass RbdB ebenfalls für die Generierung von small interfering (si)RNAs aus strukturierten Loci von Bedeutung ist. Dies weist auf mindestens zwei unterschiedliche Mechanismen zur siRNA Prozessierung in D. discoideum hin.

Konzeption, Implementierung und Anwendung eines automatisierten aerothermodynamischen Vorentwurfsprozesses für Axialturbinen

In dieser Arbeit wird ein Prozess für den frühen aerothermodynamischen Entwurf von Axialturbinen konzipiert und durch Kopplung einzelner Computerprogramme im DLR Göttingen realisiert. Speziell für die Erstauslegung von Geometrien und die Vorhersage von globalen Leistungsdaten beliebiger Axialturbinen wurde ein neues Programm erzeugt. Dessen effiziente Anwendung wird mit einer zu diesem Zweck konzipierten grafischen Entwurfsumgebung ausgeführt. Kennzeichnend für den Vorentwurfsprozess in dieser Arbeit ist die Anwendung von ein- und zweidimensionaler Strömungssimulation sowie der hohe Grad an Verknüpfung der verwendeten Programme sowohl auf prozesstechnischer wie auch auf datentechnischer Ebene. Dabei soll dem sehr frühen Entwurf eine deutlich stärkere Rolle zukommen als bisher üblich und im Gegenzug die Entwurfszeit mit höher auflösenden Vorentwurfsprogrammen reduziert werden. Die Anwendung der einzelnen Programme im Rahmen von Subprozessen wird anhand von exemplarischen Turbinenkonfigurationen in der Arbeit ebenso dargestellt, wie die Validierung des gesamten Entwurfsprozesses anhand der Auslegung einer folgend realisierten und erfolgreich operierenden Axialturbine eines Triebwerkssimulators für Flugzeug-Windkanalmodelle (TPS). Neben der Erleichterung von manueller Entwurfstätigkeit durch grafische Benutzerinteraktion kommt in einzelnen Subprozessen eine automatisierte Mehrziel-Optimierung zum Einsatz.

Exchange-Bias-Dünnschichtsysteme - Charakterisierung, Modellierung und Anwendung

In dieser Arbeit werden Exchange-Bias-Dünnschichtsysteme untersucht. Ein Fokus der Arbeit liegt auf der magnetooptischen Aktivität dieser Systeme und im speziellen wie sich diese optimieren lässt. Der zweite Fokus der Arbeit ist die Modellierung dieser Systeme. Aufbauend auf einem polykristallinen Ansatz wird eine neue rotierbare magnetische Anisotropie eingeführt, welche die Relaxationszeiten thermisch instabiler Körner im AF berücksichtigt.

Entwicklung von neuen Radiomarkierungsverfahren und deren Anwendung zur Synthese von Radiotracern für die Positronen-Emissions-Tomographie

In den letzten 30 Jahren hat sich die Positronen Emissions Tomographie (PET) zu einem der wichtigsten Instrumente in der klinischen Diagnostik entwickelt. Neben den ständigen technischen Verbesserungen verdankt die PET ihren klinischen Stellenwert vor allem dem ihr inhärenten Potenzial, physiologische und biochemische Prozesse auf molekularer Ebene und in Echtzeit darzustellen. Aufgrund der wachsenden Zahl neuer und krankheitsspezifischer Radiotracer nimmt sie auch auf dem Gebiet der Wirkstoffentwicklung sowie beim Monitoring von pharmakologischen Interventionen eine immer wichtigere Rolle ein. Grundlegend hierfür ist einerseits das intelligente Design innovativer und selektiver molekularer Sonden mit der Fähigkeit zur Visualisierung molekularer Targets, die in physiologischen und pathophysiologischen Prozessen involviert sind und andererseits die Entwicklung der dafür notwendigen fortschrittlichen Markierungsstrategien. Letzteres ist zentraler Bestandteil der radiochemischen Grundlagenforschung und Hauptgegenstand dieser kumulativen Promotionsarbeit, in dessen Rahmen ein neues „minimalistisches“ Protokoll zur Radiofluorierung ausgearbeitet wurde. Die Entwicklung der sog. „minimalistische“ Methode ermöglicht eine vereinfachte und zeitsparende Herstellung von unterschiedlichsten 18F-markierten Verbindungen, da sie weder der azeotropen Trocknung noch des Zusatzes einer Base oder anderer Additive bedarf. Das neue Radiomarkierungsverfahren umfasst eine direkte Elution von 18F- mittels alkoholischer Lösung der Ammonium-, Diaryliodonium- oder Triarylsulfoniumsalz Vorläufern. Nach Entfernung des Alkohols wird das resultierende [18F]Fluoridsalz in einem geeigneten Lösungsmittel erhitzt. Die hohe Effizienz der auf der „minimalistischen“ Methode basierenden Synthese bietet somit auch einen schnellen Zugang zu 18F-markierten Fluorbenzaldehyden ([18F]FBAs) in großen Aktivitätsmengen, was einen entscheidenden Vorteil für die Entwicklung neuer Markierungsmethoden mit Hilfe dieses Radiomarkierungsbausteins darstellt. Darauf aufbauend wurde, ausgehend von [18F]FBA, auf der Basis der Seyferth-Gilbert Homologisierung, ein innovatives Verfahren zur Synthese von bisher unbekannten 18F-markierten Fluorarylacetylenen entwickelt. Hierdurch konnten über Cycloadditions- und Kreuzkupplungsreaktionen unterschiedliche radiomarkierte Modellverbindungen sowie PET-Tracer hergestellt und somit die Vielseitigkeit der neuen radiomarkierten Synthone aufgezeigt werden. Die durch die „minimalistische“ Methode gesteigerte Effizienz der Synthese von [18F]FBA ermöglicht es ebenfalls, den bereits in der Literatur bekannten Markierungsbaustein C-(4-[18F]Fluorphenyl)-N-phenylnitron [18F]FPPN in ausreichenden Mengen zu produzieren und für die zielgerichtete Synthese diverser radiofluorierter -Lactame über die Kinugasa-Reaktion einzusetzen. Mit dem Erhalt der radiofluorierten β-Lactam-Peptid und -Protein-Konjugate in hohen radiochemischen Ausbeuten unter sehr milden Bedingungen, konnte die Eignung der Kinugasa-Reaktion als neues und leistungsstarkes Radiofluorierungsverfahren eindrucksvoll demonstriert werden. 

Die Anwendung des 3-2-1 Modells didaktischer Elemente in der Hochschulpraxis

Im Verlauf einer universitätsweiten Förderinitiative wurde für die Lehrveranstaltung Betonbau ein Projekt durchgeführt, das mithilfe Neuer Medien versucht, die Lehre an der Hochschule nachhaltig zu verbessern. In dieser Veröffentlichung wird über die Entwicklung von interaktiven Lernobjekten (ILO) berichtet, die streng nach den Gesichtspunkten des 3-2-1 Modells didaktischer Elemente nach Kerres (2001) aufgebaut wurden. Die Umsetzung, sowohl in technischer als auch didaktischer Hinsicht, sowie die Implementierung im Curriculum wird detailliert beschrieben. Eine Diskussion über eine mögliche Effizienzsteigerung in der Lehre rundet diese Veröffentlichung ab.(DIPF/Orig.)

LIVE-Fab – CNC-Programmierung und Montageplanung in einer virtuellen Lernfabrik. Konzepte, Grundlagen, Technik, Anwendung

Am Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation (ifab) Universität Karlsruhe wird zurzeit das Projekt LIVE-Fab (Lernen in der virtuellen Fabrik) gemeinsam mit der Fachhochschule Landshut, Fachbereich Maschinenbau, durchgeführt. Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms „Neue Medien in der Bildung“ gefördert. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines anschaulichen Lehr- und Lernmodells für eine Fabrik als funktionierendes Ganzes. Dazu soll im Rechner eine Modellfabrik mit den Bereichen Wareneingang, Fertigung, Montage und Qualitätssicherung abgebildet werden. Die Fabrik mit ihren Anlagen (Maschinen, Transportsysteme etc.) und Materialflüsse soll in einem 3D-Modell visuell erfassbar sein. Die Grundlagen zur Schaffung einer virtuell funktionierenden Produktion einschließlich Anlagenplanung, Arbeitsvorbereitung, die Mechanismen, Kundenbestellungen und Qualitätsmanagement sollen in einzelnen Fallstudien den Studierenden vermittelt werden. Den Studierenden aus den Fachbereichen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik und Betriebswirtschaft mit technischer Ausrichtung soll mit der virtuellen Fabrik ein Werkzeug an die Hand gegeben werden, mit dem sie die komplexen, ineinander verzahnten Vorgänge eines Produktionsprozesses besser verstehen lernen. Dies bedeutet, dass in der virtuellen Fabrik die inhaltlichen Aspekte mehrerer vorgelagerter Vorlesungen kombiniert werden und dadurch ein Verbund zum Verständnis der Produktionsprozesse geschaffen wird.(DIPF/Orig.)

Paläowind-Indikatoren : Möglichkeiten, Grenzen und Probleme ihrer Anwendung am Beispiel des Weichsel-Hochglazials in Europa

In the first paragraphs of this paper a survey of the most ap- proved paleowind indicators is given. Methods, limitations and Problems of their Interpretation are discussed. The following indicators and their attributes are considered: loess, sandy loess (attributes: Sediment thickness, grain size, mineral compo- sition, sediment structure and morphology), paleosoils, vulcano- eolian Sediments, deep sea Sediments and paleo snowlines. In the second part of this paper the wind regimes predominating in Europe during the Weichselian glacial maximum are recon- structed based on information from more than 170 publications with interpretations of paleowind indicators. The results are presented in two survey maps. The most significant result is to indicate two competing wind regimes existing during the glacial maximum. In the immediate vicinity of the Fennoscandian glaciation and in eastern Europe paleowind indicators document easterly and north easterly anti- cyclonic winds; in central and Western Europe they show westerly winds originated in cyclones coming from the North Atlantic. Some modifications of the wind pattern are induced by local and regional morphological conditions (e.g. the Upper Rhine valley, the east rim of the Carpathian Mountains). In general and compared with previous investigations the study points to a more differentiated pattern of atmospheric circula- tion during the Weichselian Pleniglacial influenced by variing topographical, paleoecological and meteorological factors.

Wie lässt sich Klassenführungsexpertise messen? Überprüfung eines videobasierten Erhebungsinstruments für Lehrkräfte unter Anwendung der Generalisierbarkeitstheorie

Klassenführungsexpertise stellt ein wesentliches Merkmal der professionellen Kompetenz von Lehrkräften dar und geht mit positiven Wirkungen sowohl hinsichtlich der Qualität des Unterrichts als auch im Kontext sonderpädagogischer Förderung einher. Um kognitive Anforderungsdimensionen von Klassenführungsexpertise zu erfassen, wurde ein Testverfahren entwickelt, das anhand von 4 Videovignetten und 27 Items die Genauigkeit der Wahrnehmung (1), die holistische Wahrnehmung (2) und die Rechtfertigung einer Handlung (3) als situationsspezifische Eigenschaften von Klassenführungsexpertise misst. In der vorliegenden Generalisierbarkeitsstudie wurde unter Verwendung einer Stichprobe (n=188) von Lehramtsstudierenden, Referendaren und Referendarinnen sowie berufstätigen Lehrpersonen den Fragen nachgegangen, (a) wieviel Varianz auf die verschiedenen Facetten (Personen, Videos, Items) zurückzuführen ist sowie b) ob sich die Generalisierbarkeit der Befunde durch eine höhere Anzahl an Videovignetten verbessern lässt. Die Ergebnisse zeigen erwartungskonform, dass der Großteil der erklärbaren Varianz auf die Items (22%) zurückzuführen ist. Die Videovignetten (0.54%) bzw. die Interaktion der Videos mit den Personen (1.77%) erklären hingegen nur einen marginalen Varianzanteil. Es bleibt ein großer Anteil nicht aufzuklärender Residualvarianz (66%). Der Generalisierbarkeitskoeffizient liegt mit Ep2=.75 im zufriedenstellenden Bereich und lässt sich durch eine höhere Anzahl an Videos nur geringfügig steigern (Ep2=.84 bei 10 Videos). Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die gewählten Videovignetten eine repräsentative Auswahl an Unterrichtssituationen darstellen, eine höhere Anzahl an Videos aus ökonomischen Gründen jedoch nicht zu empfehlen ist. (DIPF/Orig.)

Asymptotic behaviour of point processes with Markov-dependent intervals

This splitting techniques for MARKOV chains developed by NUMMELIN (1978a) and ATHREYA and NEY (1978b) are used to derive an imbedded renewal process in WOLD's point process with MARKOV-correlated intervals. This leads to a simple proof of renewal theorems for such processes. In particular, a key renewal theorem is proved, from which analogues to both BLACKWELL's and BREIMAN's forms of the renewal theorem can be deduced.