In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Zellmembran und der Zellwand auf die Fraktionierung stabiler Kohlenstoffisotope beim Abbau von Tetrachlorethylen (PCE) und Trichlorethylen (TCE) durch Rohextrakte untersucht. Die dabei erhaltenen Fraktionierungsfaktoren wurden mit vorhandenen Ergebnissen oder Resultaten verglichen, um etwaige Rückschlüsse auf den Reaktionsmechanismus des Abbaus sowie seiner Kinetik zu ziehen. Es wurden weiterhin verschiedenen Elektronenakzeptoren während des Wachstums bezüglich ihres Einflusses auf die Isotopenfraktionierung durch Rohextrakte verglichen.
Die zum Vergleich herangezogenen Mikroorganismen waren die Gram-negativen Spirillen Sulfurospirillum multivorans (ehem. Dehalospirillum multivorans) und Sulfurospirillum halorespirans. Die Rohextrakte der beiden Verwandten fraktionierten die Kohlenstoffisotope bei der PCE-Dehalogenierung in ähnlicher Weise. Der Fraktionierungsfaktor αC für S. multivorans lag nach Wachstum mit TCE als Elektronenakzeptor bei 1,0014 mit Fumarat als zusätzlichem Elektronenakzeptor bei 1,0015. Der Isotopeneffekt für die TCE-Dechlorierung war 1,0162 nach Wachstum mit TCE bzw. 1,0159 bei zusätzlicher Fumaratatmung. Für Rohextrakte von S. halorespirans wurden die Auswirkung der Wachstumssubstrate PCE und TCE auf die Isotopenfraktionierung derselben ermittelt. Im Falle des vorherigen Wachstums mit PCE war αC für PCE 1,0024 und für TCE 1,0229. Die Inkubation mit TCE als Atmungssubstrat ergab einen Fraktionierungsfaktor für PCE von 1,0032, für TCE lag er bei 1,0187.
Außerdem wurde an Anreicherungskulturen aus einem kontaminierten Probenbrunnen in Bitterfeld die Fähigkeit zum PCE- und TCE-Abbau studiert. Dabei kamen Butyrat und Lactat als Kohlenstoff- und Energiequellen zum Einsatz. Während die vollständige TCE-Dehalogenierung bis zum Ethen innerhalb von 10 Tagen gelang, war der Abbau von PCE durch auf Lactat wachsende Kulturen auch nach 80 Tagen noch nicht vollständig. Ein Abbau von PCE durch Butyrat-verwertende Kulturen konnte nach zehn Monaten nicht beobachtet werden. In einer funktionellen genetischen Analyse wurden mögliche Gene für bekannte Dehalogenasen identifiziert und der Gattung Dehalococcoides zugeordnet.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Einleitung
- Material und Methoden
- Verwendete Chemikalien
- Kulturen
- Kultivierung der Mikroorganismen
- Herstellung des Rohextrakts
- Experimente zur Isotopenfraktionierung
- Bestimmung des Fraktionierungsfaktors aC
- Untersuchung der Anreicherungskulturen aus Bitterfeld
- Ergebnisse
- Fraktionierungsexperimente mit Rohextrakten von Sulfurospirillum spp.
- Untersuchung der Anreicherungskulturen aus Bitterfeld
- Diskussion
- Ursachen der Isotopenfraktionierung
- Anreicherung von dechlorierenden Mikroorganismen aus Bitterfeld
- Literatur
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung des Einflusses der Zellmembran und Zellwand auf die Fraktionierung stabiler Kohlenstoffisotope beim Abbau von Tetrachlorethylen (PCE) und Trichlorethylen (TCE) durch Rohextrakte. Ziel ist es, den Einfluss von Transportvorgängen über die Zellbegrenzungen auf die Isotopenfraktionierung auszuschließen und die Dechlorierung durch aufgebrochene Zellen zu analysieren, um Erkenntnisse über die Adaption der Zellen und deren Auswirkungen auf die Fraktionierung von PCE und TCE zu gewinnen.
- Untersuchung der Isotopenfraktionierung beim Abbau von PCE und TCE durch Rohextrakte
- Analyse des Einflusses der Zellmembran und Zellwand auf die Isotopenfraktionierung
- Vergleich des Einflusses verschiedener Elektronenakzeptoren auf die Isotopenfraktionierung
- Untersuchung der Dechlorierung durch aufgebrochene Zellen
- Identifizierung möglicher Gene für Dehalogenasen
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung erläutert die Relevanz des Themas und beschreibt die Zielsetzung der Arbeit. In Kapitel 2 werden die Materialien und Methoden vorgestellt, die für die Durchführung der Experimente verwendet wurden. Dies umfasst die verwendeten Chemikalien, Kulturen, die Kultivierung der Mikroorganismen, die Herstellung des Rohextrakts und die Experimente zur Isotopenfraktionierung, einschließlich der Bestimmung des Fraktionierungsfaktors aC und der Untersuchung der Anreicherungskulturen aus Bitterfeld. Kapitel 3 präsentiert die Ergebnisse der Fraktionierungsexperimente mit Rohextrakten von Sulfurospirillum spp. sowie die Untersuchung der Anreicherungskulturen aus Bitterfeld. Die Diskussion in Kapitel 4 widmet sich den Ursachen der Isotopenfraktionierung und der Anreicherung von dechlorierenden Mikroorganismen aus Bitterfeld.
Schlüsselwörter
Die Arbeit konzentriert sich auf die reduktive Dehalogenierung chlorierter Ethene, insbesondere PCE und TCE, durch Rohextrakte von Sulfurospirillum spp. Die wichtigsten Themen sind die Fraktionierung stabiler Kohlenstoffisotope, der Einfluss der Zellmembran und Zellwand auf die Fraktionierung, verschiedene Elektronenakzeptoren und die Anreicherung von dechlorierenden Mikroorganismen. Wichtige Konzepte sind Isotopeneffekt, Fraktionierungsfaktor aC, Dehalogenasen und die Analyse von Anreicherungskulturen.
- Quote paper
- Michael Siegert (Author), 2006, Kohlenstoffisotopenfraktionierung beim PCE- und TCE-Abbau durch Rohextrakte von Sulfurospirillum spp. Untersuchungen an dehalogenierenden Anreicherungskulturen aus Bitterfeld, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/541195
