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+++ ZENTRIFUGEN & KLINOSTATEN +++

KLINOSTATEN

Bereits gegen Ende des 19ten Jahrhunderts etablierte sich die Gravitationsbiologie mit ersten Arbeiten an Klinostaten und Zentrifugen von so berühmten Pflanzenphysiologen wie Julius Sachs und Wilhelm Pfeffer.

Mit Hilfe von Klinostaten, die nichts anderes sind als waagerecht rotierende Achsen, wurde der einseitige Reiz Schwerkraft durch einen allseitigen (omnilateralen) Reiz ersetzt. In gewissen Grenzen kann so Schwerelosigkeit simuliert werden. Sedimentierbare Partikel wie die Statolithen (Schwerekörperchen) der schwerkraftwahrnehmenden Statocyten können nicht mehr sedimentieren, da der Schwerereiz ständig aus einer anderen Richtung auf sie einwirkt.

Literatur zu Klinostaten:

  • Albrecht-Buehler G (1992) The simulation of microgravity conditions on the ground. ASGSB Bulletin 5(2) 3-10

  • Brown AH (1992) Centrifuges: Evolution of their uses in plant gravitational biology and new directions for research on the ground and in spaceflight. ASGSB Bulletin 5(2) 43-57

  • Cai W, Braun M, Sievers A (1997) Displacement of statoliths in Chara rhizoids during horizontal rotation on clinostats. Acta Bot Exp Sinica 30 (2): 147-155

  • Hensel W (1982) Der klassische Klinostat in der modernen Gravitropismus-Forschung. Biologie in unserer Zeit 6: 173-178)

  • Klaus DM (2001) Clinostats and bioreactors. Gravitational and Space Biology Bulletin 14(2)

  • Sievers A, Heinowicz Z (1992) How well does a clinostat mimic the effect of microgravity on plant cells and organs? ASGSB Bulletin 5(2) 69-75

ZENTRIFUGEN

NIZEMI (NIedergeschwindigkeitsZEntrifugenMIkroskop)

Im die konstanten Schwerkraftverhältnisse auf der Erde zu variieren, kann man mit Hilfe von Zentrifugen Proben zusätzlich zur Gravitationsbeschleunigung (1g) einer Rotations-beschleunigung aussetzen. Die Analyse von schwerkraftabhängigen Prozessen unter verschiedenen hyper-g Bedingungen liefert wertvolle Daten über die zugrundeliegenden zellulären und molekularen Mechanismen. Das NIZEMI (Niedergeschwindigkeitszentrifugenmikroskop; gebaut von Dornier GmbH im Auftrag der DLR) eignet sich besonders für Untersuchungen an kleinen biologischen Proben. Zwei Labormodelle für Forschung am Boden wurden entwickelt für die Applikation von Beschleunigungen zwischen 1 - 10g. Ein Flugmodell wurde für die Spacelab Mission IML-2 konstruiert, während der 8 gravitationsbiologische Experimente erfolgreich durchgeführt wurden. Während der Rotation lassen sich die Proben per Video direkt überwachen. Für sehr einfache Versuche eignen sich aber auch die meisten Labor- und Tischzentrifugen.

Literatur zu Zentrifugen:

  • Braun M, Sievers A (1993) Centrifugation causes adaptation of microfilaments: Studies on the transport of statoliths in gravity sensing Chara rhizoids. Protoplasma 174: 50-61

  • Friedrich ULD, Joop O, Pütz C, Willich G. (1996) The slow rotating centrifuge microscope NIZEMI: a versatile instrument for terrestrial hypergravity and space microgravity research in biology and material science. J Biotech 47:225-238.

  • Hodick D, Sievers A. (1998) Hypergravity can reduce but not enhance the gravitropic response of Chara globularis protonemata. Protoplasma 204:145-154.

  • Hodick D, Buchen B, Sievers A. (1998) Statolith positioning by microfilaments in Chara rhizoids and protonemata. Adv Space Res 21:1183-1189.
     

© Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen IMBIO, AG Gravitationbiologie  ( © Fabian A. Paul )