Meyer, Jörg:

Biotransformation von Metall(oid)en zu flüchtigen Derivaten durch mikrobielle Biozönosen und Reinkulturen von aneroben Prokaryonten

Duisburg, Essen (2007), IX, 93 Bl.
Dissertation / Fach: Biologie
Fakultät für Biologie » Mikrobiologie
Hensel, Reinhard (Doktorvater, Betreuerin)
Hirner, Alfred V. (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
Die Transformation von Metallen und Metalloiden zu flüchtigen Verbindungen ist ein seit langem bekannter Prozess und ein wichtiger Teil im biochemischen Kreislauf von Metallen wie Bismut, Quecksilber, Zinn, Blei oder Metalloiden wie Arsen, Antimon, Selen und Tellur, in dessen Verlauf es durch die Alkylierungs- bzw. Hydrierungs-Reaktionen zu einer grundlegenden Änderung der physiko-chemischen Eigenschaften des jeweiligen Metall(oid)s kommt.
Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zum Verständnis der Rolle der Prokaryonten bei der Transformation von Metallen und Metalloiden zu flüchtigen Derivaten dar. Durch ex situ Ansätze sollte die Biotransformation von Metallen und Metalloiden nachgewiesen und Einblick in die beteiligten Organismen erhalten werden.
Die Untersuchungen wurden an Böden und an menschlicher Fäzes durchgeführt. Beide Habitate bieten Mikroorganismen gute Wachstums-Bedingungen und zeichnen sich daher durch hohe Zellzahlen von Prokaryonten aus. Andererseits unterscheiden sie sich voneinander in einer Reihe chemischer und physikalischer Parameter, wie z.B. Temperatur, Wassergehalt, Nährstoff-Verfügbarkeit, pH-Wert oder Metall(oid)-Verfügbarkeit und sie weisen daher auch unterschiedliche Mikrofloren-Zusammensetzungen auf.
Die Fähigkeit der Mikroflora zur Transformation von Metall(oid)en zu flüchtigen Derivaten wurde an Eigenisolaten und an Stämmen, deren Herkunft aus den jeweiligen Habitaten verbürgt ist, geprüft.
In Rahmen dieser Arbeit konnte die Freisetzung einer Vielzahl von flüchtigen Metall(oid)-Verbindungen aus Böden und menschlicher Fäzes identifiziert und über Steril-Kontrollen die biogene Entstehung dieser Verbindungen nachgewiesen werden.
Weiter konnten verschiedene anaerobe Vertreter von Archaea und Bacteria als Produzenten der flüchtigen Metall(oid)-Verbindungen identifiziert werden. Für das Habitat des menschlichen Darmtraktes ließ sich eine dominante Stellung der Methanoarchaea in Bezug auf die Transformation von Metall(oid)en feststellen.
Von medizinischer Relevanz ist der Befund, dass (CH3)3Bi, ein von einem methanogenen Darm-Archaeum produziertes flüchtiges Bi-Derivat einen repräsentativen Vertreter der physiologischen menschlichen Darmflora (B. thetaiotaomicron) im Wachstum hemmt und damit die Gefahr besteht, dass die Produktion dieser flüchtigen Verbindungen Darmfunktionsstörungen hervorruft.