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Die vorliegende Masterarbeit belegt, dass ein Innovationsvorhaben mittels „Bottom-up“-Management
zur Entwicklung einer gesamten Organisation führen kann. Dies wird exemplarisch an
der Curriculumentwicklung an einer Pflegeschule in Baden-Württemberg dargestellt. Hierfür
werden zunächst die Besonderheiten des „Bottom-up“-Managements herausgearbeitet und
anschließend unter Einbeziehung aller Rahmenbedingungen ein eigenes Handlungskonzept
für das Projektvorhaben erstellt. Das „Drei-Wege-Modell der Schulentwicklung“ von Rolff, welches
sich mit dem Zusammenhang zwischen der Unterrichtsentwicklung, der Personalentwicklung
und der Organisationsentwicklung befasst (vgl. Rolff 2016, S. 20), stellt in dieser
Arbeit neben der Qualitätssicherung einen wichtigen Orientierungsrahmen dar. Es wird zudem
gezeigt, dass sowohl das Führungsverhalten der Schulleitung als auch die Möglichkeit
zur partizipativen Mitarbeit aller Teilnehmenden der Schlüssel für das Gelingen des Innovationsvorhabens
ist. Damit die Ergebnisse dieser Arbeit auch gewinnbringend für andere Projektvorhaben
und Organisationen genutzt werden können, werden sie abschließend auf ihre
Übertragbarkeit hin geprüft. So können Teilaspekte diese Masterarbeit auch bei der Weiterentwicklung
weiterer Pflegeschulen oder anderer Organisationen eine Hilfe sein.
Das Kyoto-Protokoll, welches die letzten anderthalb Dekaden für Industrieländer erstmalig völkerrechtlich bindende Emissionsreduktionsziele für Treibhausgase festschrieb, läuft in diesem Jahr aus. Die im internationalen Abkommen entwickelten Klimaschutzin-strumente in Form eines Handels mit Emissionszertifikaten, sowie in Form von Emissi-onsreduktionen mittels Klimaschutzprojekten in Drittländern (Joint Implementation und Clean Development Mechanismus), konnten in der Vergangenheit nicht zum angestrebten Rückgang des weltweiten Treibhausgasausstoßes führen.
Das 2015 beschlossene Klimaabkommen von Paris soll die Regelungen des Kyoto-Protokolls nun ablösen und neue ambitionierte Standards im Klimaschutz setzen, um die Klimaerwärmung langfristig auf maximal 2 °C gegenüber des vorindustriellen Ni-veaus zu beschränken. Die grundlegend veränderten Rahmenbedingungen des Pariser Vertrags, sowie die Erfahrungen mit bisherigen flexiblen Instrumenten der Klimarah-menkonvention der Vereinten Nationen, erschweren aufgrund der hohen Komplexität und teils divergierender Interessenlagen der beteiligten Akteure seit 2015 sowohl die Entwicklung als auch die internationale Einigung auf einen neuen Marktmechanismus.
Die vorliegende Arbeit untersucht auf verschiedenen Ebenen, welche Vor- und Nachteile sich aus dem CDM ergeben haben und wie diese in die Ausgestaltung von Artikel 6 des Pariser Klimaschutzabkommens miteinfließen können. Dabei werden auch die Themen Klimakompensation und Klimaneutralität behandelt, welche zuletzt einen enormen Bedeutungszuwachs verzeichnen konnten und im Privatsektor inzwischen ein eminentes Nachfragepotential bergen. Im Zusammenhang mit den Attraktivitätsfaktoren einer Investition in Projekte, die nachhaltige Entwicklung fördern, werden hierzu auch die möglichen Hintergründe des verstärkten Engagements seitens der Unternehmen diskutiert.
Das theoretische Konzept der Arbeit basiert auf dem Free Rider Problem und den öko-logischen Managementregeln. Der Fokus liegt auf ökologischen Aspekten der Nachhaltigkeit, wobei ebenso ökonomische Komponenten ausschlaggebend sind.
Als ergänzendes Klimaschutzinstrument wird der Handel mit Emissionszertifikaten aufgegriffen, da er in der EU bereits etabliert ist.
Eine der größten Herausforderungen scheint es, wirtschaftliches Wachstum und Klimaschutz zu vereinen und Entwicklungsländern den Weg für eine Industrialisierung bzw. anziehende wirtschaftliche Entwicklung zu ebnen, welche keine nachholenden Ansprüche auf Emissionen stellt, sondern sich innovativ und inklusiv gestaltet. Für die Überwindung dieser derzeit bestehenden Kontroverse, die in engem Zu-sammenhang mit der Diskussion um einen neuen umfassenden Klimaschutzmechanismus steht, werden schließlich Empfehlungen ausgesprochen und ein abschließender Ausblick – auch unter Berücksichtigung der aktuellen Klimaschutzentwicklungen in Fol-ge der weltweiten COVID-19-Pandemie gewährt.
Riesling wird neben seiner mannigfaltigen Variabilität im Aromaprofil, das unter anderem durch die unterschiedliche Bodenbeschaffenheit entsteht, vor allem in Deutschland auch wegen seiner Kältetoleranz und Anpassungsfähigkeit geschätzt. Er gilt zudem auch als alterungsfähiger Wein, allerdings kommt es bei zu starker Sonnenexposition der Rebe und langer bzw. warmer Lagerung vermehrt zur Bildung von 1,1,6-Trimethyl-1,2-dihydronaphthalin (TDN). Dieser von Carotinoiden abstammende Aromastoff verursacht die sogenannte „Petrolnote“, die vor allem in wärmeren Anbauregionen zum sortentypischen Bukett des Rieslings gehört. Deutsche Rieslingweine zeichnen sich dagegen überwiegend durch einen säurebetonten, fruchtigen Charakter aus, bei dem das Auftreten einer Petrolnote vor allem im Fall von Jungweinen als unpassende Fehlnote empfunden wird.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war deswegen, die sensorische Relevanz von TDN zu evaluieren und Maßnahmen zu realisieren, die geeignet sind, die Konzentrationen an freiem und gebundenem TDN zu verringern und dadurch das Auftreten der Petrolnote zu vermeiden.
Dafür wurde zunächst in Kapitel 6.1 die Empfindlichkeit von Verbrauchern und geschulten Prüfern gegenüber TDN sowie die Konzentration bestimmt, ab der die Petrolnote zu einer Ablehnung des Weins durch Verbraucher führt. Während geschulte Prüfer Rieslingweine bereits ab einem TDN-Gehalt von 2,3 µg/L unterscheiden konnten, lag die Wahrnehmungsschwelle von 156 Verbrauchern mit 14,7 µg/L um ein Mehrfaches darüber, und wurde außerdem durch das Geschlecht der Probanden beeinflusst. Die Petrolnote führte ab TDN-Gehalten von 60 µg/L bei einjährigem und 91 µg/L bei achtjährigem Riesling zur Ablehnung des Weins. Die Konzentration an freiem TDN in 261 Rieslingweinen aus drei verschiedenen Weinwettbewerben überstieg bei rund der Hälfte der Weine die Wahrnehmungsschwelle von geschulten Prüfern, während die Wahrnehmungsschwelle von Verbrauchern nur von 15% der Weine überschritten wurde. Gleichzeitig lag bei keinem der Weine der TDN-Gehalt über der Ablehnungsschwelle.
Durch die Evaluierung der instrumentellen Analyseparameter in Kapitel 6.2 wurde für die Untersuchung von freiem TDN und weiteren Aromastoffen eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, nicht nur die TDN-Konzentrationen zu erfassen, sondern auch eine umfassende Qualitätsbewertung der Versuchsweine durchzuführen. Parallel dazu wurde eine Schnellmethode zur Erfassung der Gehalte an gebundenem TDN und Vitispiran implementiert, um auch die Effektivität der in dieser Arbeit durchgeführten weinbaulichen und oenologischen Praktiken im Hinblick auf das TDN-Potential zu beurteilen.
Kapitel 6.3 und 6.4 beschreiben weinbauliche Maßnahmen, die in mehrjährigen Studien auf ihre Eignung zur Reduzierung der TDN-Konzentration untersucht wurden. Während bei den Weinen, die aus Beeren unterschiedlicher Größe hergestellt wurden, keine signifikanten Unterschiede über die Jahrgänge hinweg beobachtet wurden, konnte durch die Variation der Rebunterlagen der Gehalt an gebundenem TDN um rund 30% reduziert werden. Ausgangspunkt einer weiteren Versuchsreihe waren acht verschiedene Rieslingklone auf derselben Unterlage, welche anschließend auf ihren TDN Gehalt untersucht wurden. Dabei wurden deutliche Differenzen in der Disposition einiger Klone zu höheren Gehalten an gebundenem TDN festgestellt. Hier ergab sich eine positive Korrelation zwischen der Lockerbeerigkeit der Trauben und der Menge an gebundenem TDN in den produzierten Weinen – je kompakter die Traube, desto weniger gebundenes TDN und gebundenes Vitispiran wurde gebildet. Die höhere Sonnenexposition der Beeren, die diesen Effekt hervorruft, beeinflusste auch die Gehalte an gebundenem TDN und Vitispiran in Weinen, die von Reben geerntet wurden, welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten und in variierender Intensität entblättert wurden. Dabei führt sowohl eine maximale Entblätterung in der Traubenzone wie auch die Laubentfernung einen Monat nach der Blüte zu einer Erhöhung der Konzentration an gebundenem TDN und Vitispiran von rund 50%. Entblätterungsmaßnahmen zur Blüte oder zur Véraison, die der Regulierung der Erntemenge und der Traubengesundheit dienen, führten dagegen zu keinem Anstieg im Vergleich zur nicht-entblätterten Kontrolle.
Wie in Kapitel 6.5 ausgeführt wird, resultiert ein hoher Pressdruck beim Keltern sowie ein niedriger Stickstoffgehalt des Mosts in einer Zunahme des gebundenen TDN von 50 100%. Höhere Säuregehalte während der Lagerung verursachten in mehreren Versuchsreihen nicht nur eine höhere Freisetzungsrate von TDN, sondern auch einen verstärkten Abbau anderer Aromastoffe wie Ester, β-Damascenon oder Linalool. Dagegen hatte ein niedriger pH-Wert während der Gärung kaum Einfluss auf den Hefemetabolismus und die dadurch gebildeten Aromastoffe. Die Erhöhung der Gärtemperatur von 12 auf 24 °C hatte jedoch eine Zunahme von honig- oder petrolartigen Noten in den Rieslingweinen zur Folge. Die Verwendung unterschiedlicher Hefestämme führte zu einer Variation der Konzentrationen an gebundenem TDN zwischen 70 und 147 µg/L, abhängig vom Hefestamm und dem Jahrgang. Zwei der untersuchten neun Hefen brachten Weine mit bis zu 40% geringeren Gehalten an gebundenem TDN in Mosten mit hohem Stickstoffgehalt hervor, während drei weitere Hefen besser für den Einsatz in nährstoffarmen Most geeignet waren. Bei der Lagerung der Weine spielte die Lagertemperatur eine entscheidende Rolle in Bezug auf den Gehalt an freiem TDN, gefolgt vom Material des Flaschenverschlusses und der Flaschenorientierung.
Mittels geeigneter Filtermaterialien, die in Kapitel 7 beschrieben sind, wurde der Gehalt an freiem Wein um bis zu 80% reduziert, ohne die meisten der anderen Aromastoffe signifikant zu beeinflussen.
Somit wurde durch diese Arbeit ein vielfältiger Maßnahmenkatalog für die Weinwirtschaft entwickelt, der geeignet ist, den Anforderungen des fortschreitenden Klimawandels entgegenzutreten und die herausragende Position des Rieslings in Deutschland zu sichern.
The plasma membrane transporter SOS1 (SALT-OVERLY SENSITIVE1) is vital for plant survival under salt stress. SOS1 activity is tightly regulated, but little is known about the underlying mechanism. SOS1 contains a cytosolic, autoinhibitory C-terminal tail (abbreviated as SOS1 C-term), which is targeted by the protein kinase SOS2 to trigger its transport activity. Here, to identify additional binding proteins that regulate SOS1 activity, we synthesized the SOS1 C-term domain and used it as bait to probe Arabidopsis thaliana cell extracts. Several 14-3-3 proteins, which function in plant salt tolerance, specifically bound to and interacted with the SOS1 C-term. Compared to wild-type plants, when exposed to salt stress, Arabidopsis plants overexpressing SOS1 C-term showed improved salt tolerance, significantly reduced Na+ accumulation in leaves, reduced induction of the salt-responsive gene WRKY25, decreased soluble sugar, starch, and proline levels, less impaired inflorescence formation and increased biomass. It appears that overexpressing SOS1 C-term leads to the sequestration of inhibitory 14-3-3 proteins, allowing SOS1 to be more readily activated and leading to increased salt tolerance. We propose that the SOS1 C-term binds to previously unknown proteins such as 14-3-3 isoforms, thereby regulating salt tolerance. This finding uncovers another regulatory layer of the plant salt tolerance program
A branch-and-cut approach and alternative formulations for thetraveling salesman problem with drone
(2020)
In this paper, we are interested in studying thetraveling salesman problem withdrone(TSP-D). Given a set of customers and a truck that is equipped with a singledrone, the TSP-D asks that all customers are served exactly once and minimal deliv-ery time is achieved. We provide two compact mixed integer linear programmingformulations that can be used to address instances with up to 10 customer within afew seconds. Notably, we introduce a third formulation for the TSP-D with an expo-nential number of constraints. The latter formulation is suitable to be solved by abranch-and-cut algorithm. Indeed, this approach can be used to find optimal solu-tions for several instances with up to 20 customers within 1 hour, thus challenging thecurrent state-of-the-art in solving the TSP-D. A detailed numerical study providesan in-depth comparison on the effectiveness of the proposed formulations. More-over, we reveal further details on the operational characteristics of a drone-assisteddelivery system. By using three different sets of benchmark instances, considera-tion is given to various assumptions that affect, for example, technological droneparameters and the impact of distance metrics.
A building-block model reveals new insights into the biogenesis of yeast mitochondrial ribosomes
(2020)
Most of the mitochondrial proteins in yeast are encoded in the nuclear genome, get synthesized by cytosolic ribosomes and are imported via TOM and TIM23 into the matrix or other subcompartments of mitochondria. The mitochondrial DNA in yeast however also encodes a small set of 8 proteins from which most are hydrophobic membrane proteins and build core components of the OXPHOS complexes. They get synthesized by mitochondrial ribosomes which are descendants of bacterial ribosomes and still have some similarities to them. On the other hand, mitochondrial ribosomes experienced various structural and functional changes during evolution that specialized them for the synthesis of the mitochondrial encoded membrane proteins. The mitoribosome contains mitochondria-specific ribosomal proteins and replaced the bacterial 5S rRNA by mitochondria-specific proteins and rRNA extensions. Furthermore, the mitoribosome is tethered to the inner mitochondrial membrane to facilitate a co-translational insertion of newly synthesized proteins. Thus, also the assembly process of mitoribosomes differs from that of bacteria and is to date not well understood.
Therefore, the biogenesis of mitochondrial ribosomes in yeast should be investigated. To this end, a strain was generated in which the gene of the mitochondrial RNA-polymerase RPO41 is under control of an inducible GAL10-promoter. Since the scaffold of ribosomes is built by ribosomal RNAs, the depletion of the RNA-polymerase subsequently leads to a loss of mitochondrial ribosomes. Reinduction of Rpo41 initiates the assembly of new mitoribosomes, which makes this strain an attractive model to study mitoribosome biogenesis.
Initially, the effects of Rpo41 depletion on cellular and mitochondrial physiology was investigated. Upon Rpo41 depletion, growth on respiratory glycerol medium was inhibited. Furthermore, mitochondrial ribosomal 21S and 15S rRNA was diminished and mitochondrial translation was almost completely absent. Also, mitochondrial DNA was strongly reduced due to the fact that mtDNA replication requires RNA primers that get synthesized by Rpo41.
Next, the effect of reinduction of Rpo41 on mitochondria was tested. Time course experiments showed that mitochondrial translation can partially recover from 48h Rpo41 depletion within a timeframe of 4.5h. Sucrose gradient sedimentation experiments further showed that the mitoribosomal constitution was comparable to wildtype control samples during the time course of 4.5h of reinduction, suggesting that the ribosome assembly is not fundamentally altered in Gal-Rpo41 mitochondria. In addition, the depletion time was found to be critical for recovery of mitochondrial translation and mitochondrial RNA levels. It was observed that after 36h of Rpo41 depletion, the rRNA levels and mitochondrial translation recovered to almost 100%, but only within a time course of 10h.
Finally, mitochondria from Gal-Rpo41 cells isolated after different timepoints of reinduction were used to perform complexome profiling and the assembly of mitochondrial protein complexes was investigated. First, the steady state conditions and the assembly process of mitochondrial respiratory chain complexes were monitored. The individual respiratory chain complexes and the super-complexes of complex III, complex IV and complex V were observed. Furthermore, it was seen that they recovered from Rpo41 depletion within 4.5h of reinduction. Complexome profiles of the mitoribosomal small and large subunit discovered subcomplexes of mitoribosomal proteins that were assumed to form prior to their incorporation into assembly intermediates. The complexome profiles after reinduction indeed showed the formation of these subcomplexes before formation of the fully assembled subunit. In the mitochondrial LSU one subcomplex builds the membrane facing protuberance and a second subcomplex forms the central protuberance. In contrast to the preassembled subcomplexes, proteins that were involved in early assembly steps were exclusively found in the fully assembled subunit. Proteins that assemble at the periphery of the mitoribosome during intermediate and late assembly steps where found in soluble form suggesting a pool of unassembled proteins that supply assembly intermediates with proteins.
Taken together, the findings of this thesis suggest a so far unknow building-block model for mitoribosome assembly in which characteristic structures of the yeast mitochondrial ribosome form preassembled subcomplexes prior to their incorporation into the mitoribosome.
In grinding, the crystal grain size of the workpiece material is relatively same range compared to the removal depth. This raises a question if an anisotropic material model, which considers the effect of the crystal grain size and orientations, would better predict the process forces when compared to an isotropic material model. Initially, a simple micro-indentation process is chosen to compare the two models. In this work, a crystal plasticity model and an isotropic Johnson-Cooke plasticity model are employed to simulate micro-identation of a twinning induced plasticity (TWIP) steel. The results of the two models are compared using the force-displacement curves from the micro-indentation experiments. In the future, the study will be extended to describe the material removal process during a single grit scratch test.
A detailed study of a cylinder activation concept by efficiency loss analysis and 1D simulation
(2020)
Cylinder deactivation is a well-known measure for reducing fuel consumption, especially when applied to gasoline engines. Mostly, such systems are designed to deactivate half of the number of cylinders of the engine. In this study, a new concept is investigated for deactivating only one out of four cylinders of a commercial vehicle diesel engine (“3/4-cylinder concept”). For this purpose, cylinders 2–4 of the engine are operated in “real” 3-cylinder mode, thus with the firing order and ignition distance of a regular 3-cylinder engine, while the first cylinder is only activated near full load, running in parallel to the fourth cylinder. This concept was integrated into a test engine and evaluated on an engine test bench. As the investigations revealed significant improvements for the low-to-medium load region as well as disadvantages for high load, an extensive numerical analysis was carried out based on the experimental results. This included both 1D simulation runs and a detailed cylinder-specific efficiency loss analysis. Based on the results of this analysis, further steps for optimizing the concept were derived and studied by numerical calculations. As a result, it can be concluded that the 3/4-cylinder concept may provide significant improvements of real-world fuel economy when integrated as a drive unit into a tractor.
We propose a model for glioma patterns in a microlocal tumor environment under
the influence of acidity, angiogenesis, and tissue anisotropy. The bottom-up model deduction
eventually leads to a system of reaction–diffusion–taxis equations for glioma and endothelial cell
population densities, of which the former infers flux limitation both in the self-diffusion and taxis
terms. The model extends a recently introduced (Kumar, Li and Surulescu, 2020) description of
glioma pseudopalisade formation with the aim of studying the effect of hypoxia-induced tumor
vascularization on the establishment and maintenance of these histological patterns which are typical
for high-grade brain cancer. Numerical simulations of the population level dynamics are performed
to investigate several model scenarios containing this and further effects.
Various regulatory initiatives (such as the pan-European PRIIP-regulation or the German chance-risk classification for state subsidized pension products) have been introduced that require product providers to assess and disclose the risk-return profile of their issued products by means of a key information document. We will in this context outline a concept for a (forward-looking) simulation-based approach and highlight its application and advantages. For reasons of comparison, we further illustrate the performance of approximation methods based on a projection of observed returns into the future such as the Cornish–Fisher expansion or bootstrap methods.