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Schwefel-K-Kanten-Absorptionsspektroskopie an ausgewählten biologischen Systemen

dc.contributor.advisorHormes, Josef F.
dc.contributor.authorLichtenberg, Henning
dc.date.accessioned2020-04-12T18:52:09Z
dc.date.available2020-04-12T18:52:09Z
dc.date.issued2008
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.11811/3697
dc.description.abstract

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Anwendung der Schwefel-XANES-Spektroskopie auf biologische Probensysteme. Nach einer kurzen Begründung der besonderen Eignung des Verfahrens werden die physikalischen Grundlagen der Messmethodik dargelegt. Ausführlich ist der experimentelle Aufbau unter Nutzung eines Synchrotrons als Lichtquelle beschrieben. Die spektrale Selektion erfolgte durch Doppelkristallmonochromatoren. Für ortsauflösende Messungen wurde eine sog. Mikrosonde in Betrieb genommen. Die Messungen wurden in Baton Rouge / Louisiana am Center for Advanced Microstructures and Devices (CAMD) durchgeführt.
Ortsauflösende Messungen dienten zur Untersuchung des Rostpilzbefalls von Weizenblättern, einer landwirtschaftlich relevanten Pflanzenkrankheit. Die Experimente liefern Informationen über die Beeinflussung des Stoffwechsels der Wirtspflanze durch den Parasiten und über die Ausdehnung des Befalls optisch gesunder Bereiche.
Des weiteren wurden Messungen an mikrobiellen Matten aus sulfidischen Höhlenquellen durchgeführt. In diesen Matten herrschen Mikroorganismen vor, die eine entscheidende Rolle für den Schwefelkreislauf in diesen (verglichen mit Tiefseeobjekten) leicht zugänglichen lichtlosen Lebensräumen spielen. Außerdem wurde mit Hilfe der XANES-Spektroskopie untersucht, wie sich wurzelseitiger Sulfatmangel und eine Begasung mit H2S auf Schwefelverbindungen in Speisezwiebeln auswirken. Um Einblick in die thermische Zersetzung organischen Materials zu gewinnen, wurde das Rösten von Kaffeebohnen untersucht. Die Röntgenabsorptionsspektren erlauben einen neuen Einblick in die wirksamen Prozesse.
Insgesamt zeigt die Arbeit, dass die Schwefel-XANES-Spektroskopie ein effizientes Werkzeug zur Analyse biologischer Systeme darstellt. Das Verfahren ermöglicht den ´in situ´ Einblick in Vorgänge, die auf andere Weise kaum experimentell zugänglich sind.

dc.description.abstract

Sulfur-K-Edge Absorption Spectroscopy of selected Biological Systems
In this thesis investigations of sulfur compounds in biological samples by XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) spectroscopy are reported. After a short elucidation of the special advantages of this method the physical basis of the technique is presented. The experimental setup including the synchrotron light source, the double crystal monochromator and a so-called microprobe for spatially resolved measurements is described in detail. The measurements were carried out in Baton Rouge / Louisiana at the Center for Advanced Microstructures and Devices (CAMD).
Spatially resolved measurements using a Kirkpatrick-Baez mirror focusing system were carried out to investigate the infection of wheat leaves by rust fungi - a plant disease of considerable economic relevance. The results give information about changes in the sulfur metabolism of the host induced by the parasite and about the extension of the infection into visibly uninfected plant tissue.
Furthermore, XANES spectra of microbial mats from sulfidic caves were measured. These mats are dominated by microbial groups involved in cycling sulfur. They are of great importance for the ecosystem in these easily accessible (compared to deep sea areas) aphotic habitats. Additionally, the influence of sulfate deprivation and H2S exposure on sulfur compounds in onion was investigated. To gain an insight into the thermal degradation of organic material the influence of roasting on sulfur compounds in coffee beans was studied. Several differences between XANES spectra of green and roasted coffee beans could be observed.
Altogether this thesis shows that sulfur XANES spectroscopy is an efficient tool for the analysis of biological systems. The technique enables ´in situ´ insight into processes experimentally almost inaccessible by other methods.

dc.language.isodeu
dc.rightsIn Copyright
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectXANES
dc.subjectRöntgenabsorptionsspektroskopie
dc.subjectRostpilz
dc.subjectWeizen
dc.subjectmikrobielle Matten
dc.subjectAllium cepa
dc.subjectKaffeebohnen
dc.subjectSchwefelspeziation
dc.subjectX-ray absorption spectroscopy
dc.subjectwheat rust
dc.subjectmicrobial mats
dc.subjectcoffee beans
dc.subjectsulfur speciation
dc.subject.ddc530 Physik
dc.titleSchwefel-K-Kanten-Absorptionsspektroskopie an ausgewählten biologischen Systemen
dc.typeDissertation oder Habilitation
dc.publisher.nameUniversitäts- und Landesbibliothek Bonn
dc.publisher.locationBonn
dc.rights.accessRightsopenAccess
dc.identifier.urnhttps://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-15730
ulbbn.pubtypeErstveröffentlichung
ulbbnediss.affiliation.nameRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
ulbbnediss.affiliation.locationBonn
ulbbnediss.thesis.levelDissertation
ulbbnediss.dissID1573
ulbbnediss.date.accepted2008-07-14
ulbbnediss.fakultaetMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
dc.contributor.coRefereeHeinloth, Klaus


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