Chromosomen-Aktivität und biochemische Zelldifferenzierung in den Speicheldrüsen von Camptochironomus

Salivary glands of Camptochironomus tentans and C. pallidivittatus were used to study the question whether genes controlling the synthesis of characteristic cell proteins are located in chromomeres specifically puffed in this tissue. Salivary gland cells produce considerable amounts of secretory proteins. In G. tentans, this secretion was shown by gel electrophoresis to consist essentially of 5 protein subunits. In C. pallidivittatus, a component (no. 6) additional to these was found. Another constituent of the secretion (no. 7) is synthesized in C. pallidivittatus by only a small group of gland cells. — The inheritance of these species- and cellspecific proteins has been investigated by relating their presence in interspecific hybrids to the chromosome constitution. Fraction no. 6 was found to be correlated to a short distal region of chromosome IV in which a tissue-specific Balbiani ring is located. Secretion component no. 7 which is characteristic of the special gland lobe of C. pallidivittatus is also controlled by chromosome IV which in this lobe develops a cell-specific Balbiani ring.

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Herrn Professor Dr. W. Beermann bin ich für die Anregung zu dieser Arbeit, sein stetes, förderndes Interesse und die Überlassung aller Arbeitsmöglichkeiten zu großem Dank verpflichtet. Ferner möchte ich Herrn E. Freiberg für das verständnisvolle Ausführen der Zeichnungen und Herrn Peinmechanikermeister H. Braun für seine vielfältige Hilfe herzlich danken.     

Callus cultures of tomato mutants: I. Nutritional requirements

Callus from hypocotyl, stem, and fruit tissue of tomato mutants was grown on a complex pea extract medium. The genotypes responded differently to the levels of nutrients and stimulators or inhibitors in the medium. Hypocotyl callus of yellow (r) tomato required K(2) SO(4) for quick establishment and continued steady growth for several months; callus of this mutant could also grow with 0.5 % dimethyl sulfoxide in the medium, although growth was less than the control. The red ghost (r(+) gh) mutant is sensitive to a toxic component in the pea extract, and makes its best growth with the standard minerals and vitamins, but in 1/2 concentration pea extract plus 5 % coconut water. Tangerine (t), red lutescent stem (r(+) l(2) ), and r(+) gh are mutants which respond differently to thiourea: t grows about the same at all concentrations, r(+) gh grows best at low thiourea, and r(+) l(2) grows best at the specific level of 20 mg/l thiourea. The recent active t or r(+) l(1) and r(+) l(2) isolates require supplementary auxin to which the older, slow-growing isolates do not respond. However, there is variation in growth response of different isolates of the same mutant. The several red (r(+) ) cultures are similar in their slow growth, but somewhat different in responses to specific nutrients. The recent (+) isolate is one of the most active cultures, in comparison to the slow growth of t callus isolated in 1964. It is therefore concluded that growth is affected both by the specific requirements of the mutant and by the age and vigor of isolates.     

Über Aufbau und Innervation der Kopfanhänge der prosobranchen Schnecken

Zusammenfassung Das Epithel der Kopfanhänge von elf marinen und Süßwasserprosobranchiern besteht aus prismatischen bis kubischen Stützzellen mit meist dichtem Mikrovillussaum und z.T. Pigmentgranula sowie Sinneszellen, die fast immer in Form sekundärer Sinneszellen vorliegen; nur bei Patella coerulea kommen vermutlich auch primäre Sinneszellen vor. Ihr Zytoplasma ist apikal durch glattwandige E. R.-Zisternen, helle Bläschen und Mikrotubuli gekennzeichnet. Außerdem tragen diese Zellen Zilien und stehen basal mit Nervenendigungen in Kontakt, die sich in drei Gruppen einteilen lassen: 1. Vermutlich cholinerge Endigungen mit optisch leeren Bläschen (Ø 600–800 Å). 2. Endigungen mit dense core vesicles (Ø 1000–1100 Å). Die Annahme, daß diese Endigungen biogene Amine enthalten, wird durch fluoreszenzmikroskopische Befunde gestützt. 3. Endigungen mit großen (Ø 3000–4000 Å) neurosekretorischen Elementargranula.

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Structure and innervation of the cephalic tentacles of Prosobranch molluscs

Summary The epithelium of the cephalic tentacles of eleven marine and freshwater prosobranch snails consists of villus bearing supporting cells, which partly contain pigment granules, and sensory cells, which occur in form of secondary sensory cells with the exception of Patella coerulea which presumably possesses primary sensory cells. These receptor cells are characterized as chemoreceptors by apical cilia, smooth surfaced E.R., microtubulues and empty vesicles. At their bases they are in close contact with nerve endings which can be classified in three groups: 1. presumably cholinergic endings with clear vesicles (Ø 600–800 Å). 2. endings with dense core vesicles (Ø 1000–1100 Å). The assumption that these endings contain biogenic amines is supported by positive fluorescence microscopical tests. 3. Endings with big (Ø 3000–4000 Å) neurosecretory elementary granules.

Herrn Prof. Dr. W. Bargmann danke ich für die Überlassung eines Arbeitsplatzes im Anatomischen Institut Kiel.     

Der Turnover der Proteine in den Organen des Flußkrebses Orconectes limosus

Zusammenfassung Aus dem exponentiellen Abfall der spezifischen Aktivität nach einmaliger Injektion von L-Leucin-¹⁴C wurden die Halbwertszeiten der Gesamtproteine in den meisten Organen des Mußkrebses zu 8,5–19 Tagen bestimmt, in Leber und Niere der Maus zu 1,6–1,7 Tagen. Muskel- und Hämolymphproteine des Krebses zeigten weit längere Halbwertszeiten. Berücksichtigt man die Temperaturdifferenz von 25° unter Annahme eines Q ₁₀ von 2,0–2,5, so ergeben sich für Maus und Krebs etwa übereinstimmende Geschwindigkeiten des Proteinturnovers.

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Protein turnover in the tissues of the crayfish, Orconectes limosus

Summary The exponential decay of protein radioactivity after injection of L-Leucin-¹⁴C was measured in the different tissues of the crayfish, and in liver and kidney of the mouse. The half life time of tissue proteins was calculated to be 8.5 to 19 days in most crayfish tissues, 1.6 to 1.7 days in the mouse liver and kidney. Proteins of muscle and hemolymph of crayfish had much longer half life values. Taking into consideration the temperature difference of 25° C and assuming a Q ₁₀ of 2.0 to 2.5, the speed of protein turnover corresponds in the mouse and the crayfish.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Apokrine Sekretion der peritrophischen Membran von Chironomus thummi piger Str. (Diptera)

Zusammenfassung Am Beispiel der Larven von Chironomus thummi piger werden die Zellen, die die peritrophische Membran abscheiden, licht- und elektronenmikroskopisch untersucht. Es liegen zwei Zelltypen vor, die einerseits durch ihren Reichtum an granulären E.R.-Schläuchen (ER-Zellen), andererseits durch ihren hohen Gehalt an Mitochondrien (M-Zellen) charakterisiert sind. Die ER-Zellen zeigen Veränderungen, die in vielerlei Hinsicht der klassischen Auffassung der apokrinen Sekretion entsprechen und sich nicht in ein modernes Schema der Sekretionsmorphologie einordnen lassen. Die Zellen gehen im Verlauf der Sekretabgabe weder völlig zugrunde, noch bleiben sie vollständig erhalten. Die M-Zellen, die im Gegensatz zu den ER-Zellen keine Sekretionsgranula besitzen, weisen ähnliche Umwandlungen auf. Das fertige Sekretionsprodukt — die peritrophische Membran — entstammt einmal vorgeformten Sekretionsgranula, zum anderen der umgewandelten, abgeschnürten oberen Zellhälfte. Die peritrophische Membran besteht aus zwei Schichten, wovon die lumenseitige, auf Längsschnitten quergestreifte Lage (Wabentextur) vermutlich aus den Sekretionsgranula hervorgeht und die andere längsgefaserte Lage auf die Umwandlung von Zytoplasma zurückzuführen sein dürfte. Die Mikrovilli der Sekretionszellen sind in keiner Weise für die Strukturierung der Wabentextur verantwortlich.

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On the apocrine secretion in the formation of the peritrophic membrane of chironomus thummi piger Str

Summary Taking the larvae of Chironomus thummi piger as an example, the cells secreting the peritrophic membrane have been investigated with the light- and electron-microscope. Two cell-types can be distinguished which in one case are characterized by abundant rough E.R.-tubules (ER-cells) and in the other case by large quantities of mitochondria (M-cells). The ER-cells undergo changes which in many respects correspond to the individual stages of the classic apocrine secretion, and thus do not fit into a modern scheme of the morphology of secretion. In the course of the discharge of the secretory product the cell neither becomes completely necrotic nor remains totally intact. The M-cells, which do not contain secretion granules like the ER-cells, show similar changes. The final product — the peritrophic membrane — is formed on the one hand by membrane bound secretion granules and on the other hand by the transformed and pinched off upper half of the cell. The peritrophic membrane consists of two layers, the one of which, facing the lumen of the midgut and exhibiting a honey-comb-texture, presumably is formed by the secretion granules, whereas the other layer arises from transformed cytoplasm. The microvilli of the secretory cells are not responsible for the formation of the honey-comb-pattern.

Die Untersuchungen wurden mit Unterstützung durch die Max-Planck-Gesellschaft und die Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt.     

Gesamtbestand an organischen Substanzen der Spinne Tegenaria atrica im Vergleich zu Protophormia terrae novae (Diptera) und Orconectes limosus (Crustacea,Decapoda)

Zusammenfassung Die Pulsationen der Lymphherzen von Normaltieren von Triturus vulgaris L. und T. alpestris Laur. sind unregelmäßig und verändern sich bei Erregung der Tiere. Die Lymphherzfrequenzen sind temperaturabhängig und folgen der R-G-T-Regel. Der Q ₁₀ beträgt bei T. vulgaris 2,5, bei T. alpestris 2,1. In Narkose oder bei Spinaltieren sinkt die Lymphherzfrequenz gegenüber der von Normaltieren ab, der Rhythmus wird regelmäßig. Bei Spinaltieren tritt homolaterale Synchronie auf. Jedes Lymphherz hat ein eigenes motorisches Zentrum im Rückenmark; die Impulse werden über Spinalnerven geleitet. Die Ergebnisse werden mit den von Anuren bekannten verglichen.

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Physiological investigations on the lymph hearts of urodelans

Summary The heart beats of normal individuals of Triturus vulgaris L. and T. alpestris Laur. are irregular and can be altered by excitation of the animal. The frequencies vary with alterations in temperature according to the rule of van t'Hoff. The Q ₁₀ was measured as 2.5 for T. vulgaris and 2.1 for T. alpestris. In anesthetized and in spinal animals the frequencies are strongly reduced and the pulsations become regular. Spinal animals show homolateral synchrony of the lymph heart beats. The motor centres, separated for each lymph heart, are situated in the spinal cord; the impulses are mediated by spinal nerves. The results are compared with those of the Anurans.

     

Die Kinetik der Ionenaufnahme durch junge und alte Sprosse von Mnium cuspidatum

Zusammenfassung Die Kinetik der Ionenaufnahme durch junge und alte Sprosse von Mnium cuspidatum wurde untersucht. Die verschieden alten Sprosse unterscheiden sich vor allem durch das Vorhandensein einer aktiven Gipfelknospe bei den jungen Gametophyten, die bei den alten offenbar ihre Tätigkeit eingestellt hat. Im niedrigen Konzentrationsbereich (0–0,5 mM) haben jungen und alte Sprosse hyperbolische Isothermen der Ionenaufnahme, die sich etwas hinsichtlich der apparenten Michaeliskonstanten und der Maximalgeschwindigkeit unterscheiden. Im hohen Konzentrationsbereich (1–10 mM) ist der Unterschied qualitativ. Mit jungen Sprossen erhält man eine lineare oder exponentielle Isotherme, mit alten Sprossen eine hyperbolische Kurve. Der vermutete Einfluß der Gipfelknospe kann mit Effekten von Wuchsstoffen auf den Stofftransport zusammenhängen und läßt einen Einfluß dieser Regulationssysteme auf die Membranfunktion vermuten.

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The kinetics of ion uptake by young and old branches of mnium cuspidatum

Summary Isotherms of K(Rb)-, Cl- and SO₄-uptake by young and old branches of the moss Mnium cuspidatum were investigated. Old moss gametophytes from the 1966 vegetation period were collected in the forests surrounding Darmstadt from February to mid-April 1967 and from the 1967 season in late September 1967. Young plants were sampled from mid-April to the end of May 1967 and they were also grown by water culture of old plants.Both young and old branches have hyperbolic isotherms of ion uptake in the low concentration range (0–0.5 mM) (Fig. 1–3), which slightly differ in K _mand V _max (Table). Isotherms in the high range (1–10 mM), however, are drastically different, changing from linear or exponential with young moss branches to hyperbolic with old gametophytes (Figs. 1–3).The linear or exponential high-range isotherm obtained with young moss plants is compared with other examples reported in the literature (Fig. 4). As the leaflets of the moss plants, which constitute 2/3 of the fresh weight of the material used in the experiments, have well developed vacuoles, the correlation between hyperbolic isotherms and vacuolation does not apply here (Fig. 4a, Torii and Laties, 1966).The change in shape of the high-range moss isotherm with age resembles the change from exponential to hyperbolic kinetics in isolated potato discs during washing (Fig. 4b, Laties, Macdonald and Dainty, 1964). The events triggered by isolation of potato discs from the interior of the tuber may be similar to the changes in the moss material under the control of the terminal bud, which is only active in the young branches.The suggested influence of the active terminal bud of young moss plants on the ion absorption process of cells in the tissue may be related to effects of growth substances on translocation reported in the literature and may point to a direct effect of these regulatory systems on membrane function.In this respect the comparison of corn root stele and cortex is of interest. Isolated steles, both freshly isolated and after washing, have exponential isotherms in the high range (Fig. 4c), whereas cortex displays a hyperbolic isotherm which changes little with ageing (Lüttge and Laties, 1967). In contrast to the case in potato and moss materials, this phenomenon is not simply due to ageing but involves morphogenetic differences.Temperature is another factor which influences the shape of the high range isotherm. All examples discussed so far refer to experiments at room temperature. At low temperatures high-range isotherms for proximal root tissue or aged potato discs have an exponential shape (Torii and Laties, 1966; Laties, Macdonald and Dainty, 1964). It thus appears that the exponential isotherm of young moss branches indicates that as in freshly isolated potato discs or in corn root stele the metabolic high-range uptake system is not developed.