@phdthesis{Schramm2006,
  author    = {Schramm, Claudia},
  title     = {Ultraschneller Ladungstransfer und Energierelaxation an Grenzfl{\"a}chen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18344},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den ultraschnellen Transport und die Energierelaxation von Ladungstr{\"a}gern an der Grenzfl{\"a}che von heterogenen Systemen zu untersuchen. Dabei wird gezeigt, dass zeitaufgel{\"o}ste Zweifarb-Mehrphotonen-Photoemissionsspektroskopie eine gute Methode ist, um Einblick in das Relaxationsverhalten und den dynamischen Ladungstr{\"a}gertransport in den untersuchten Systemen zu erhalten. Es werden Messungen an zwei unterschiedlichen Systemen vorgestellt: Silbernanoteilchen auf Graphit und ultrad{\"u}nne Silberfilme auf Silizium. Die Untersuchung von heterogenen Systemen erfordert einen selektiven Photoemissionsprozess, d.h. es muss m{\"o}glich sein, Photoemission von den Nanoteilchen bzw. vom Silberfilm und vom Substrat zu trennen. F{\"u}r Silbernanoteilchen auf Graphit kann dies erreicht werden, indem die Abfragewellenl{\"a}nge auf die Resonanz des Plasmon-Polaritons abgestimmt wird. So erh{\"a}lt man dominant Photoemission von den Nanoteilchen, Photoemission vom Graphit kann dagegen vernachl{\"a}ssigt werden. Die transiente Elektronenverteilung in den Nanoteilchen kann aus der Form der Photoemissionsspektren bestimmt werden. Die transiente Verschiebung der Spektren gibt Aufschluss {\"u}ber die Auf- oder Entladung des Nanoteilchens. Dadurch wird es hier m{\"o}glich, zeitaufgel{\"o}ste Photoemissionsspektroskopie als ultraschnelle Sonde im Nanometerbereich zu verwenden. Zusammen mit einem Modell f{\"u}r die Relaxation und den Ladungstransfer ist es m{\"o}glich, quantitative Ergebnisse f{\"u}r die Kopplung zwischen Nanoteilchen und Substrat zu erhalten. Das vorgestellte semiempirische Modell enth{\"a}lt dabei zus{\"a}tzlich zu Termen f{\"u}r die Relaxation in Nanoteilchen und Substrat die M{\"o}glichkeit eines zeitabh{\"a}ngigen Ladungstransfers zwischen Teilchen und Substrat. Die Kopplung wird durch eine Tunnelbarriere beschrieben, deren starke Energieabh{\"a}ngigkeit der Transferwahrscheinlichkeit die experimentellen Ergebnisse gut wiedergibt. Die St{\"a}rke des Ladungstransfers und das zeitabh{\"a}ngige Verhalten sind dabei stark von den gew{\"a}hlten Parametern f{\"u}r die Tunnelbarriere abh{\"a}ngig. Insbesondere zeigt der Vergleich der Simulationsergebnisse mit dem Experiment, dass transienter Ladungstransfer ein wichtiger Effekt ist und die K{\"u}hlungsdynamik, die im Elektronengas der Nanoteilchen beobachtet wird, wesentlich beeinflusst. Auch im Fall der ultrad{\"u}nnen Silberfilme auf Silizium ist es durch gezielte Wahl der Wellenl{\"a}ngen m{\"o}glich, die Photoelektronenausbeute selektiv dem Silberfilm oder dem Siliziumsubstrat zuzuordnen. Bei Anregung mit 3.1 eV Photonenenergie dominiert Photoemission aus dem Silberfilm, w{\"a}hrend es bei Anregung mit 4.65 eV m{\"o}glich ist, Informationen {\"u}ber die Grenzschicht und das Siliziumsubstrat zu erhalten. Intensit{\"a}tsabh{\"a}ngige Messungen zeigen den Einfluss der optischen Anregung auf den Verlauf der Schottkybarriere an der Metall-Halbleiter-Grenzschicht. Dieser Effekt ist als Oberfl{\"a}chen-Photospannung bekannt. Die Anregung mit 4.65 eV Photonenenergie bewirkt zus{\"a}tzlich eine S{\"a}ttigung langlebiger Zust{\"a}nde an der Metall-Halbleiter-Grenzfl{\"a}che, was zu einer linearen Abh{\"a}ngigkeit der Photoemissionsausbeute von der Laserfluenz f{\"u}hrt. Zeitaufgel{\"o}ste Zweifarb-Mehrphotonen-Photoemissionsmessungen machen es m{\"o}glich, die Elektronendynamik an der Metall-Halbleiter-Grenzschicht und im Siliziumsubstrat zu untersuchen. Das Relaxationsverhalten der Ladungstr{\"a}ger zeigt dabei eine komplexe Dynamik, die auf die Anregung von Ladungstr{\"a}gern in unterschiedlichen Bereichen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden kann. Dabei dominiert f{\"u}r verschiedene Zwischenzustandsenergien die Dynamik entweder aus dem Film, der Grenzschicht oder dem Siliziumsubstrat, so dass das Relaxationsverhalten grob in drei unterschiedliche Energiebereiche eingeteilt werden kann. Im Silizium k{\"o}nnen aufgrund der Bandl{\"u}cke mit 3.1 eV Photonenenergie Elektronen nur bis zu Zwischenzustandsenergien von EF + 2.0 eV angeregt werden. In der Tat stimmen die Relaxationszeiten, die man in diesem Bereich aus den zeitaufgel{\"o}sten Messungen bestimmt, mit Werten von reinen Siliziumsubstraten {\"u}berein. F{\"u}r Zwischenzustandsenergien oberhalb von EF + 2.0 eV findet man {\"u}berwiegend Anregung im Silberfilm. Die Relaxationszeiten f{\"u}r diese Energien entsprechen Werten von Silberfilmen auf einem isolierenden Substrat. F{\"u}r sehr niedrige Zwischenzustandsenergien unterhalb von EF + 0.6 eV sind die Zust{\"a}nde wegen der vorliegenden experimentellen Bedingungen permanent besetzt. Der Anregepuls regt Elektronen aus diesen Zust{\"a}nden an und f{\"u}hrt daher in diesem Bereich zu einer Reduktion der Besetzung nach der Anregung mit Licht. Die Zeitkonstante f{\"u}r die Wiederbesetzung liegt im Bereich von mehreren 100 ps bis Nanosekunden. Solch lange Zeiten sind aus Rekombinationsprozessen an der Dipolschicht von Metall-Halbleiter-Grenzfl{\"a}chen bekannt. Zeitaufgel{\"o}ste Mehrphotonen-Photoemissionsspektroskopie ist also sehr gut geeignet, das komplexe Relaxationsverhalten und den Ladungstr{\"a}gertransfer an der Grenzfl{\"a}che eines Schichtsystems zu untersuchen.},
  subject      = {Elektronischer Transport},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Arndt2000,
  author    = {Arndt, Petra},
  title     = {Klonierung und funktionelle Charakterisierung von organischen Kationentransportern aus der Rattenniere},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-793},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Der organische Kationentransport im proximalen Tubulus der Niere spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Hom{\"o}ostase der K{\"o}rperfl{\"u}ssigkeiten und der Ausschleusung von toxischen organischen Kationen. Der Transport von organischen Kationen wird an der B{\"u}rstensaummembran durch den H+/organische Kationen-Austauscher vermittelt, w{\"a}hrend bei dem Transport von organischen Kationen an der basolateralen Membran das nach innen gerichtete negative Membranpotential eine treibende Kraft darstellt. Durch Expressionsklonierung wurde der erste organische Kationentransporter, rOCT1, aus der Rattenniere isoliert. Kurz darauf wurde im Rahmen dieser Arbeit ein zweiter organischer Kationentransporter ebenfalls aus der Ratenniere kloniert. rOCT2 besteht aus 593 Aminos{\"a}uren und besitzt 12 putative Transmembrandom{\"a}nen. Zum funktionellen Vergleich zwischen rOCT1 und rOCT2 wurde das Oozytenexpressionssystem verwendet. In der vorliegenden Arbeit wurde ein pharmakologisches Profil von rOCT2 erstellt. Das Substratsprektrum von rOCT2 ist dem von rOCT1 sehr {\"a}hnlich. Die Affinit{\"a}ten von rOCT2 gegen{\"u}ber verschiedenen Substanzen wurden direkt mit denen von rOCT1 verglichen. Einerseits fanden wir bei einigen Substraten Unterschiede in den Km- und Vmax-Werten, aber andererseits auch viele {\"A}hnlichkeiten zwischen beiden Transportern. Anionen (z. B. p-Aminohippurat) wurden als neue Gruppe von Inhibitoren f{\"u}r den durch rOCT1- und rOCT2-vermittelten Transport identifiziert. Die Potentialdifferenz ist die treibende Kraft des rOCT1- und rOCT2-vermittelten Transportes. Wir konnten potentialabh{\"a}ngige Ver{\"a}nderungen der Km-Werte von Cholin-induzierten Einw{\"a}rtsstr{\"o}men zeigen. Bei dem Austausch von Na+-Ionen gegen K+-Ionen im Reaktionspuffer wurde die Aufnahme von Cholin und MPP durch rOCT2 erniedrigt. Der bidirektionale Transport von MPP wurde gezeigt und trans-Stimulationsexperimente f{\"u}r MPP-Influx und MPP-Efflux durchgef{\"u}hrt, um die Asymmetrie des Transporters zu studieren. Dar{\"u}berhinaus wurde in der vorliegenden Arbeit die Interaktion von verschiedenen Substraten mit rOCT1 und rOCT2 untersucht und ein kompetitver und nicht-kompetitiver Hemmtyp bei der TEA-Aufnahme gefunden.},
  subject      = {Ratte},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Derrer2013,
  author    = {Derrer, Carmen},
  title     = {Biophysikalische Aufschl{\"u}sselung des Transportzyklus von ZmSUT1, einem H+/Saccharose Symporter aus Mais},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-78949},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Mesophyllzellen vollentwickelter Bl{\"a}tter stellen den Hauptort der Photosynthese h{\"o}herer Pflanzen dar. Diese autotrophen Zellen (source-Gewebe) produzieren einen {\"U}berschuss an Kohlenstoff-Assimilaten, die f{\"u}r die Versorgung anderer heterotropher Gewebe und Organe, wie z.B. Fr{\"u}chten oder Wurzeln (sink-Gewebe), genutzt werden. Das Langstrecken-Transportsystem h{\"o}herer Pflanzen, das Phloem, transportiert die Photoassimilate durch den gesamten Pflanzenk{\"o}rper. Der zwischen source- und sink-Geweben herrschende hydrostatische Druckunterschied wird von osmotisch aktiven Substanzen generiert und treibt den Massenstrom in diesem Gef{\"a}ßsystem an. Der nicht-reduzierende Zucker Saccharose stellt in den meisten h{\"o}heren Pflanzen die Haupttransportform der photosynthetisch hergestellten Kohlenstoffverbindungen im Phloem dar. Protonen-gekoppelte Saccharosetransporter reichern Saccharose im Phloemgewebe mit einer 1000-fach h{\"o}heren Konzentration (bis zu 1M), verglichen zum extrazellul{\"a}ren Raum, an. Aufgrund dieser einzigartigen F{\"a}higkeit {\"u}ben diese Carrier eine essentielle Rolle in der Phloembeladung aus und gew{\"a}hrleisten so die Versorgung der gesamten Pflanze mit Photoassimilaten. Saccharosetransporter k{\"o}nnen diese Energie-aufw{\"a}ndige Aufgabe nur durch eine enge Kopplung des zeitgleichen Transports von Saccharose und Protonen bewerkstelligen. Molekulare Einblicke in diesen physiologisch außerordentlich wichtigen Prozess der Zuckertranslokation sind jedoch bis heute immer noch sehr l{\"u}ckenhaft. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Saccharosetransporter ZmSUT1 aus Mais im heterologen Expressionssystem der Xenopus Oozyten exprimiert. ZmSUT1 generiert in Oozyten ungew{\"o}hnlich hohe Str{\"o}me im µA-Bereich, was diesen Zuckertransporter f{\"u}r pr{\"a}zise elektrophysiologische Messungen geradezu pr{\"a}destiniert. Erste elektrophysiologische Messungen zur Substratspezifit{\"a}t zeigten, dass der synthetische S{\"u}ßstoff Sucralose kein Substrat f{\"u}r ZmSUT1 darstellt. Dar{\"u}ber hinaus gelang es, Sucralose als kompetitiven Inhibitor der Saccharose-induzierten Transportstr{\"o}me von ZmSUT1 zu identifizieren. Die Verwendung dieses Saccharose-Derivats erm{\"o}glichte es, den Transportmechanismus in einzelne Schritte zu zerlegen und diese zu quantifizieren. Durch hochaufl{\"o}sende elektrophysiologische Messungen konnten transiente Str{\"o}me in der Abwesenheit jeglichen Substrats detektiert werden, die jedoch in der Anwesenheit s{\"a}ttigender Saccharosekonzentrationen erloschen. Diese sogenannten presteady-state Str{\"o}me (Ipre) zeichneten sich durch eine schnelle und eine langsame Komponente in der Relaxationskinetik der Str{\"o}me aus. Ipre konnten mit dem Binden der Protonen an den Transporter innerhalb des elektrischen Feldes der Membran in Verbindung gebracht werden. Somit f{\"u}hrte die Analyse der presteady-state Str{\"o}me zur Aufkl{\"a}rung des ersten Schritts - dem Binden der Protonen - im Transportzyklus von ZmSUT1. Interessanterweise reduzierte der kompetitive Inhibitor Sucralose die langsame Komponente der presteady-state Str{\"o}me in Abh{\"a}ngigkeit von der Sucralosekonzentration, w{\"a}hrend die schnelle Komponente von Ipre unbeeinflusst blieb. Um dieses Verhalten erkl{\"a}ren zu k{\"o}nnen und einen weiteren Schritt im Transportzyklus von ZmSUT1 zu studieren, wurde die Methode der Spannungsklemmen-Fluorometrie zur Untersuchung der Konformations{\"a}nderung von ZmSUT1 etabliert. Tats{\"a}chlich gelang es, zum ersten Mal die intramolekulare Bewegung eines pflanzlichen Transportproteins zu visualisieren. Detaillierte Analysen zeigten, dass die Konformations{\"a}nderungen von ZmSUT1, unabh{\"a}ngig von Saccharose, mit einer schwachen pH-Abh{\"a}ngigkeit auftraten. Interessanterweise wurde die Beweglichkeit des Transporters durch die Applikation des kompetitiven Inhibitors Sucralose deutlich reduziert. Dieser Effekt deutet, zusammen mit dem Sucralose-induzierten Verschwinden der langsamen Komponente der Ipre darauf hin, dass Sucralose den Transporter in seiner ausw{\"a}rts-gerichteten Konformation arretiert. Somit repr{\"a}sentiert die Zug{\"a}nglichkeit der extrazellul{\"a}ren Protonenbindestelle und folglich die Konformations{\"a}nderung den Geschwindigkeits-bestimmenden Schritt im Reaktionszyklus von ZmSUT1. Zusammenfassend gelang es in dieser Arbeit, das Binden der Protonen und den Zusammenhang mit der Bewegung des Proteins, von einer ausw{\"a}rts-gerichteten in eine einw{\"a}rts-gerichtete Konformation, aufzukl{\"a}ren. Mit der Hilfe der Erkenntnisse aus dieser Arbeit konnte ein mechanistisches Modell f{\"u}r den Transportzyklus von ZmSUT1 entwickelt werden, anhand dessen alle Ergebnisse schl{\"u}ssig erkl{\"a}rt und diskutiert werden konnten.},
  subject      = {Mais},
  language  = {de}
}