Identification, Abundance and Rearing of Mysids of Gran Canaria: aplication to laboratory and oceanographic respiratory metabolism studies

Programa de doctorado en Oceanografía

Exploring respiration and respiratory electron transport system (ETS) in Ulva spp.

[ES] Respiration is a key ecological index. For either individuals or communities, it can be use to assess carbon and energy, demand and expenditure as well as carbon flow rates through food webs. When combined with productivity measurements it can establish the level of metabolic balance. When combined with measurements of respiratory capacity, it can indicate physiological state. Here, we report pilot studies the metabolism of the green algae, Ulva rotundata that inhabits intertidal pools of Gran Canaria. As a starting point we used the electron transport system (ETS) to differentiate between different growing conditions in the natural environment. We suspected different levels of stress associated with these conditions and looked for the influence of this stress in the ETS measurements. This technique has been successfully applied to study bacteria, phytoplankton and zooplankton in the ocean, but it has not been used to study sessile marine macroalgae. These neritic and littoral macrophytes have major ecological and industrial importance, yet little is known about their respiratory physiology. Such knowledge would strengthen our understanding of the resources of the coastal ocean and facilitate its development and best use. Here, we modified the ETS methodology for Ulva rotundata. With this modified ETS assay we investigated the capacity of Ulva to resist anoxia. We measured respiration with optodes (Fibox 4, Presens) in the dark to the point of oxygen exhaustion and through 24 h of anoxia. Then we exposed the Ulva to light and followed the oxygen increase due to photosynthesis. We discuss here the capacity of Ulva to survive during anoxia.

Development of a fluorescent method for the detection in marine organisms of the respiratory electron transport system

Trabajo realizado por: Maldonado, F.; Packard, T.; Gómez, M.; Santana Rodríguez, J. J

On the respiratory metabolism of marine plankton: its application in assessing carbon fluxes and the role of substrates in its biochemical control

Programa de doctorado en Oceanografía. La fecha de publicación es la fecha de lectura

Impact of increasing pCO2 on marine potential respiratory activity

[EN]Due to the increasing atmospheric CO2, several on-going research programs, including the German-led KOSMOS GC14 experiment, are evaluating the impact of acidification on marine organisms, intent to predict their future. In the KOSMOS GC14 mesocosm experiment we assessed the effect of different CO2 concentrations on metabolism in microplankton (0.7-50µm size) and in biogenic particles harvested by sediment traps.

Respiratory electron transport activity in plankton: determinants and detection

[ES]La presente tesis, se centra en el estudio del Sistema de Transporte de Electrones (ETS) en organismos del plancton marino, los factores que lo influencian la interpretación de estas mediciones y su detección mediante espectrofotometría y espectrofluorometría, en muestras oceánicas naturales y en cultivos de organismos marinos. Se pudo establecer, la biomasa, la respiración (R) y la respiración potencial (ɸ), en tres transectos en los océanos Índico y Atlántico Norte Sur. A su vez, se determino el estado fisiológico, en tres tamaños del zooplancton, midiendo la relación R/ɸ. Se exploró los efectos de la inanición sobre la R y la variación con respecto a la ɸ en el zooplancton

A preview of the ocean acidification’s impact on potential respiratory activity

[EN]The increase in the anthropogenic CO2 released to the atmosphere, induces an increase in the dissolved CO2 in the ocean, causing elevated pCO2 values and a pH decrease. Due to the increasing atmospheric CO2, several on-going research programs are evaluating the impact of acidification on marine organisms, intent to predict their future. In this mesocosm experiment (KOSMOS 14GC), we assessed the effect of different CO2 concentrations on metabolism in microplankton (0.7-50μm size) and in biogenic particles harvested by sediment traps.

Elektrochemisch gesteuerte zeitaufgelöste Infrarotspektroskopie an Redox-Membranproteinen in einer biomimetischen Membran-Architektur

Das Protein Cytochrom c Oxidase (CcO) ist ein Enzym der mitochondrialen Atmungskette. Als letzter Komplex (Komplex IV) einer Elektronentransportkette katalysiert sie die Reduktion von molekularem Sauerstoff zu Wasser. Hierbei werden Elektronen von Cytochrom c (Cc) in das Enzym geleitet. Die durch den Redoxprozess freiwerdende freie Enthalpie wird dazu genutzt, einen Protonengradienten über die innere Mitochondrien-Membran aufzubauen. Die zurückwandernden Protonen treiben in der ATP-Synthase die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) an, dem universellen Energieträger in lebenden Organismen. Gegenstand dieser Dissertation sind zeitaufgelöste ATR-FTIR-Messungen des direkten Elektronentransfers in die CcO. Das Protein wird hierzu orientiert auf einer Goldelektrode immobilisiert und in eine künstliche Membran rekonstituiert (Protein-tethered Bilayer Lipid Membrane, ptBLM). Das ptBLM-System wird hinsichtlich einer möglichst hohen Protein-Aktivität optimiert. Elektronen werden durch elektrochemische Anregung von der Elektrode in die CcO injiziert. Die Goldoberfläche wird auf die reflektierende Oberfläche eines Silizium-ATR-Kristalls aufgebracht. Durch die Präparation einer rauen Oberfläche (RMS-Rauigkeit ca. 5 nm) wird eine Verstärkung der IR-Absorption erreicht. Die mit den Ladungstransferprozessen einhergehenden Konformationsänderungen der die Redoxzentren umgebenden Gruppen (CONH-Gerüst und Aminosäure-Seitenketten) können durch Infrarot-Spektroskopie nachgewiesen werden. Phasensensitive Detektion (PSD) wird zur Rauschminderung eingesetzt, um Geschwindigkeitskonstanten für die Redox-Übergänge zu bestimmen. Im Bereich der Amid-I-Bande werden etliche Peaks identifiziert, die sich mit dem Redoxzustand des Proteins ändern. Für das CuA-Zentrum, welches als erstes der vier Redoxzentren der CcO reduziert wird, wird die schnellste Geschwindigkeitskonstante ks=4870/s ermittelt. Für das Häm a3-Zentrum wird eine Geschwindigkeitskonstante von ks=13,8/s ermittelt. Die Ergebnisse sind konsistent zu elektrochemischen und Raman-Spektroskopie-Experimenten, welche ebenfalls in unserer Gruppe durchgeführt wurden. Weitere Themen dieser Dissertation sind der Nachweis der Anwendbarkeit des ptBLM-Systems für andere Membranproteine (Beispiel: bakterielles photosynthetisches Reaktionszentrum) und der Einsatz des ATR-FTIR-Setups für verschiedene künstliche Membransysteme (Aktivitätsnachweis des OR5-Geruchsrezeptors in einer peptidgestützten Membran, Eigenschaften eines Oligoethylenglycol-Spacers).