Dipl.-Chem. Natascha Emmerichs :

Untersuchung der Wechselwirkungen von Mangan- und Calciumionen mit Alginat von Algen und von verschiedenen mucoiden Stämmen des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa

Dissertation angenommen durch: Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie, 2004-07-21

BetreuerIn: Prof. Dr. Christian Mayer , Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie

GutachterIn: Prof. Dr. Christian Mayer , Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie
GutachterIn: Prof. Dr. Wiebren S. Veeman , Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie

Schlüsselwörter in Deutsch: alginat, egg-box, pseudomonas aeruginosa, bivalente Kationen, 13C-NMR
Schlüsselwörter in Englisch: alginate, egg-box, pseudomonas aeruginosa, bivalent cations, carbon NMR

  
   
 Klassifikation     
    Sachgruppe der DNB: 540 Chemie
  
   
 Abstrakt     
   

Abstrakt in Deutsch

Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Alginate auf ihre Monomerzusammensetzung mit Hilfe der 13C-NMR-Spektroskopie untersucht. Hierbei zeigte sich für das Algenalginat eine nahezu statistische Anordnung der einzelnen Monomerbausteine. Die vier untersuchten bakteriellen Alginate weichen von einer statistischen Anordnung ab. Mit Hilfe der hochauflösenden 13C-NMR-Spektroskopie wurden die Wechselwirkungen mit paramagnetischen, zweiwertigen Manganionen untersucht. Hierbei wurden verschiedene Anlagerungsmechanismen für das Mangan an die unterschiedlichen Alginte gefunden. Bei bakteriellen Alginaten konnte eine große Präferenz der Ionen zu GM- bzw. MG-Sequenzen dieser Alginate beobachtet werden. Dies konnte durch eine einfache Energieminimierungen simuliert werden. Des weiteren wurde der Einfluss der Acetylgruppen auf die Wechselwirkungen von Alginat mit Kationen bestimmt. Hierbei zeigte sich, dass acetylierte Monomerbausteine nicht durch den Paramagnetismus beeinflusst werden. Diese Ergebnisse unterstützen die aufgestellte Hypothese für Alginate aus mucoiden P. aeruginosa Stämmen. Die überproportionale Häufigkeit von alternierenden Sequenzen lässt sich auf das Komplexierungsverhalten mit zweiwertigen Kationen zurückführen. Das durch die Bakterien extrazellulär ausgeschiedene Alginat bildet mit den anderen Bestandteilen der EPS eine stabile Matrix für Biofilme dieser Bakterien.

Abstrakt in Englisch

In order to obtain detailed information on the interaction of bivalent cations with alginates especially the effects of sequence and acetylation degree the several types of alginates were treated with different solutions of manganese(II)and analysed by 13C-nuclear magnetic resonance (NMR)spectroscopy. The usage of paramagnetic manganese(II) ions lead to a strong influence on the NMR signals of all adjacent nuclei which is based on the dipolar coupling with electron spins of the paramagnetic species. It was found that there are different carbons involved in the interaction of polymannurante and polyguluronate. In alternating sequences the GM/MG parts of the alginates show the strongest interaction with manganese. Additionally it was found that the acetylated parts of the chain show no interaction with the paramagnetic ion. The strong affinity of manganese to the GM/MG-pairs could be a reason for the founded preference of the bacteria to produce alternating alginates. That applies for the amount of the acetyl groups in the alginate. The acetylation degree is another tool to affect the stability of the alginate/cation complexes and therewith for the gelmatrix of alginate/cation gels.