Über die Veränderung der Aktivitäten einiger Enzyme in den Uredosporen von Puccinia graminis var. tritici während der Keimung

Zusammenfassung Uredosporen von Puccinia graminis wurden auf einem flüssigen Medium durch Zusatz von Cumarin zur Keimung gebracht. Wir verfolgten die Veränderungen der Enzymaktivitäten von Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase, Phosphogluconat-Dehydrogenase und von Glucose-6-phosphat-Isomerase in Abhängigkeit von der Inkubationszeit. Im Gegensatz zu den Enzymen keimender Sporen saprophytischer Pilze nehmen die Gesamtaktivitäten aller drei Enzyme im Anschluß an einen kurzen Anstieg innerhalb der ersten Stunde bzw. der ersten 2 Std wieder ab. Nach 12 Std findet man für Phosphogluconat-Dehydrogenase und für Glucose-6-phosphat-Isomerase niedrigere Werte als vor Beginn der Inkubation. Die spezifischen Aktivitäten von Phosphogluconat-Dehydrogenase und Glucose-6-phosphat-Isomerase bleiben nahezu konstant. Dagegen nimmt die spezifische Aktivität von Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase zu. Die in den Uredosporen von Puccinia graminis gefundenen spezifischen Enzymaktivitäten sind wesentlich höher als die in den Sporen saprophytischer Pilze.

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Investigations of the activities of some enzymes in uredospores of Puccinia graminis var. tritici during germination

Summary Uredospores of Puccinia graminis were germinated on a liquid medium containing coumarin. We followed changes in enzyme activities of glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphogluconate dehydrogenase and glucose-6-phosphate isomerase as a function of time of incubation. Contrary to the enzymes in germinating spores of saprophytic fungi the total activities of all three enzymes declined clearly after a short lasting rise during the first or the first 2 h of incubation. 12 h after the beginning of the experiment the total activities of 6-phosphogluconate dehydrogenase and of glucose-6-phosphate isomerase had declined even below the level of not incubated spores. The specific acitivities of 6-phosphogluconate dehydrogenase and glucose-6-phosphate isomerase stayed nearly constant during the time of the experiment, whereas the specific activity of 6-phosphogluconate dehydrogenase increased. The specific activities of these enzymes found in uredospores of Puccinia graminis are considerably higher compared to those found in saprophytic fungi.

     

Verwertung von Fructose durch Hydrogenomonas H16 (I.)

Zusammenfassung Die Hydrogenomonas-Stämme H 1, H 16 und H 20 nutzen als einziges Kohlenhydrat Fructose; chemolithotroph gewachsene Zellen des Stammes H 16 oxydieren diesen Zucker nach einer lag-Phase von 20 min.Die Fructose wird über den Entner-Doudoroff-Weg umgesetzt; während der Adaptation erhöht sich der Gehalt der Zellen an Phosphoglucose-Isomerase, Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase und an den für den Entner-Doudoroff-Weg charakteristischen Enzymen.Die Aktivität der Ribulosediphosphat-Carboxylase geht bei der Adaptation an Fructose innerhalb von 2 Std um 75% zurück, sinkt dann aber während mehrerer Fructose-Passagen nur langsam ab. Folglich kann selbst mit Fructose gewachsener Hydrogenomonas H 16 Kohlendioxyd über den Calvin-Cyclus fixieren.

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Summary The only carbohydrate utilized by Hydrogenomonas strains H 1, H 16 and H 20 is fructose; chemolithotrophically grown cells of strain H 16 oxidize this sugar following a lag-period of 20 min. Fructose is metabolized via the Entner-Doudoroff-pathway. During the adaptation to fructose, the level of the following enzymes increases in the cells: phosphoglucoseisomerase, glucose-6-phosphate-dehydrogenase and the enzymes characteristic of the Entner-Doudoroff-pathway.During the change from chemolithotrophic to organotrophic growth, with fructose serving as a substrate, the activity of ribulose-diphosphate carboxylase is reduced by 75% within 2 hrs. However, following repeated growth in a fructose medium, this enzyme activity decreases only very slowly. Consequently fructose-grown Hydrogenomonas H 16 is capable of fixing carbon dioxide via the Calvin cycle.

     

Langfristiges organotrophes Wachstum von Hydrogenomonas H 16 im Chemostaten

Zusammenfassung Für Hydrogenomonas H 16 wurde ein Chemostat mit organotropher Wachstumsbegrenzung entwickelt.In statischer Kultur wurden die Wachstumsparameter (, K _s und Y) mit Fructose als Substrat bestimmt.Während des Wachstums im Chemostaten wurden Stämme isoliert, die schneller als der Wildstamm wachsen. Diese Stämme unterscheiden sich in ihren Wachstumsparametern vom Wildstamm.Die Atmungsrate (mit Fructose) steigt mit zunehmender Wachstumsrate an und erreicht bei einer Verdopplungszeit von 2,1 Std einen konstanten Wert; die Rate der endogenen Atmung steigt geringer an.Die spezifischen Aktivitäten einiger am Fructoseabbau beteiligter Enzyme (Hexokinase und Enzyme des Entner-Doudoroff-Systems) nehmen bei schnelleren Wachstumsraten ab.Nach mehrwöchiger Kultur des Wildstammes im Chemostaten mit Fructose als begrenzendem Substrat reicherten sich Glucose verwertende Mutanten an. Die Selektion der Mutanten konnte auf Verunreinigung der 0,1% Fructose enthaltenden Nährlösung mit Glucose (0,0001%) zurückgeführt werden.

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Prolonged organotrophic growth of Hydrogenonas H 16 in the chemostat

Summary A chemostat has been developed which permits organotrophic growth of Hydrogenomonas H 16 for longer periods. Growth parameters (, K _s and Y) have been determined in static cultures with fructose as substrate.During prolonged growth in the chemostat, mutants have been selected which grow faster than the original strain. These mutants were characterized by growth parameters different from those of the original strain.With an increasing growth rate, the respiratory rate (+fructose) increased and approached a constant value of a doubling time of 2.1 hours. The increase in endogenous respiration is comparatively small.The specific activities of several enzymes participating in fructose metabolism hexokinase and the enzymes of the Entner-Doudoroff-system) decrease with diminishing growth rates.After the wild type strain has been growing for several weeks in the chemostat, with fructose as the limiting substrate, mutants became dominant which were able to utilize glucose. The selection was due to an impurity of glucose (0.0001%) present in the nutrient medium containing 0.1% fructose.

     

Weitere enzymhistochemische und fluoreszenzmikroskopische Studien an den Plexus chorioidei und an der Paraphyse von Rana temporaria L.

Zusammenfassung Die Epithelzellen der Plexus chorioidei ventriculi III und IV und der Paraphyse von Rana temporaria L. zeigen histochemisch eine deutliche Aktivität der Phosphorylase, Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase und Aldolase. Die Aktivität der Uridindiphosphoglucose-Glycogen-Transferase ist im Plexusepithel der Frösche gering. Glucose-6-Phosphatase läßt sich in den Plexus chorioidei und in der Paraphyse von Rana temporaria nicht darstellen. Phosphorylase, Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase und Aldolase zeichnen sich durch ein charakteristisches, verschiedenartiges Verteilungsmuster aus. Der Einfluß von Adrenalininjektionen auf die Aktivität der obengenannten Enzyme des Plexus-und Paraphysenepithels und funktionelle Zusammenhänge mit der gleichzeitig eintretenden Entspeicherung ihres Glykogenvorrats werden erörtert. In fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen mit der Falck-Hillarp Methode läßt sich weiterhin beobachten, daß nach Adrenalingaben im Plexusepithel der Frösche ein Fluorophor auftritt, das bei Kontrolltieren vollständig fehlt. Im Plexusstroma finden sich nur vereinzelt adrenerge Nervenfasern.

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Enzyme histochemical (carbohydrate metabolism) and fluorescence microscopic (biogenic amines) investigations of the choroid plexuses and the paraphysis in Rana temporaria L.

Summary Epithelial cells of the choroid plexuses and paraphysis in Rana temporaria L. show histochemically distinct phosphorylase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, and aldolase activities. The uridine diphosphate glucose-glycogen transferase-reaction of the choroid epithelium is very weak, and the glucose-6-phosphatase-reaction of the choroid plexuses and the paraphysis is negative. Choroid plexuses and paraphysis differ in their distribution patterns of phosphorylase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, and aldolase activities. Injections of epinephrine into the dorsal lymph sac increase the histochemically detectable activity of phosphorylase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and aldolase, and deplete the glycogen stores of the choroid epithelium. After administration of epinephrine into the dorsal lymph sac, intensely fluorescent material is observed in the choroid epithelium with the Falck-Hillarp method. The adrenergic innervation of the choroid plexus of Rana temporaria is sparse.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Verwertung von Pyrimidinderivaten durch Hydrogenomonas facilis

Zusammenfassung Nach Behandlung mit 1-Nitroso-3-nitro-1-methylguanidin und nach Anreicherung in einem penicillinhaltigen Medium wurden von Hydrogenomonas facilis 35 Mutanten isoliert, die Uracil nicht mehr als N-Quelle zu nutzen vermochten. Eine Gruppe dieser Mutanten bildete keine Dihydrouracil-Dehydrogenase und verwertete Thymin, Orotsäure und Uracil nicht mehr. Eine zweite Gruppe hatte die Fähigkeit verloren, Dihydrouracil-Hydrase zu bilden und konnte Uracil, Orotsäure, Thymin, Dihydrouracil und Dihydrothymin nicht mehr verwerten. Während des Wachstums mit Cytosin wurde durch die erste Gruppe dieser Mutanten Uracil und durch die zweite Gruppe Dihydrouracil in das Nährmedium ausgeschieden.Die Enzyme Dihydrouracil-Dehydrogenase und Dihydrouracil-Hydrase waren in Zellen, die mit Cytosin, Uracil, Thymin oder Orotsäure angezogen worden waren, mit wesentlich höherer spezifischer Aktivität nachweisbar als in Zellen, die mit Ammoniumchlorid gewachsen waren. Dihydroorotsäure-Dehydrogenase und Dihydroorotsäure-Hydrase waren in den zellfreien Extrakten in keinem Fall nachweisbar. Die Befunde weisen daraufhin, daß Uracil und Thymin bei H. facilis durch eine unspezifische Dehydrogenase und Dihydrouracil und Dihydrothymin durch eine unspezifische Hydrase umgesetzt werden, und daß diese Enzyme in Gegenwart von Uracil, Thymin oder Orotsäure induktiv gebildet werden.

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Utilization of pyrimidine derivatives by Hydrogenomonas facilis II. Degradation of thymine and uracil by wild type and mutants

Summary 35 mutant strains, unable to utilize uracil as a nitrogen source, were isolated from Hydrogenomonas facilis following treatment with 1-nitroso-3-nitro-1-methylguanidine and enrichment in a penicillin containing medium. One group of these mutants lacked dihydrouracil dehydrogenase and did not utilize thymine, orotic acid and uracil. A second group of mutants had lost the ability to form dehydrouracil hydrase and was unable to utilize uracil, orotic acid, thymine, dihydrouracil and dihydrothymine. The first group of these mutants excreted uracil, the second group dihydrouracil into the medium during growth with cytosine.The enzymes dihydrouracil dehydrogenase and dihydrouracil hydrase were present in much higher specific enzyme activities in cells grown with cytosine, uracil, thymine or orotic acid than in ammonia grown cells. Dihydroorotic dehydrogenase and dihydroorotase could not be demonstrated in cell-free extracts. These data indicate that both uracil and thymine are utilized as substrates by a non-specific hydrogenase and that both dihydrouracil and dihydrothymine are utilized by a non-specific hydrase. Both these enzymes are induced in presence of uracil, thymine or orotic acid in cells of Hydrogenomonas facilis.

     

Verwertung von Fructose durch Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Hydrogenomonas H 16 wächst gut auf Fructose, kann aber Glucose nicht verwerten. Die Fructoseoxydation wird durch Glucose auch in höheren Konzentrationen nicht beeinflußt. Die im zellfreien Extrakt vorhandene Hexokinase phosphoryliert Glucose, Fructose und Mannose. Durch free space-Versuche wird nachgewiesen, daß Glucose nicht in das Zellinnere transportiert wird. Hydrogenomonas H 16 verhält sich also cryptisch gegenüber Glucose.

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Summary The only carbohydrate utilized by Hydrogenomonas strain H 16 is fructose. The oxidation of fructose is not influenced by glucose even at high concentrations. Cell-free preparations contain hexokinase which phosphorylated glucose, fructose, and mannose. By means of free-space experiments, it has been demonstrated, that glucose does not enter the cell. Strain H 16 behaves therefore as a cryptic with respect to glucose.

     

Biosynthese von Mannitol in Agaricus bisporus

Zusammenfassung Zellfreie Extrakte aus Fruchtkörpern von Agaricus bisporus katalysieren eine NADPH-abhängige Reduktion freier Fructose zu Mannitol. In vivo werden neben diesem Zucker auch andere Monosen in den Hexit eingebaut; die entsprechenden Inkorporationsraten sind jedoch gering (für Mannose 11%, Glucose 7% und Xylose 2%, bezogen auf diejenige von Fructose = 100%). Auch die Mannitolbildung aus Glucose erfolgt über Fructose als Zwischenprodukt, und ein alternativer Syntheseweg, Reduktion von Glucose zu Sorbitol und dessen Epimerisierung zu Mannitol beinhaltend, scheint nicht realisiert zu werden, obschon es gelang, Spuren von Sorbitol gaschromatographisch nachzuweisen. Im Kulturchampignon ist demnach freie Fructose als obligater Präkursor von Mannitol zu betrachten.Die experimentellen Resultate werden im Zusammenhang mit unseren gegenwärtigen Kenntnissen über den Kohlenhydratstoffwechsel von A. bisporus diskutiert.

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Biosynthesis of mannitol in Agaricus bisporus

Summary In cell-free extracts of fruiting bodies of A. bisporus mannitol is shown to be synthesized by a NADPH-dependent reduction of free fructose. In vivo other monoses are also incorporated into the mannitol skeleton, but to a much lesser extent. Formation of this hexitol from glucose proceeds through fructose as an intermediate, whereas mannitol synthesis by a pathway involving reduction of glucose to sorbitol and epimerization of the latter to the polyol in question does not seem to occur, although it was shown that sorbitol exists in the common mushroom. Therefore, fructose would appear to be the obligate precursor of mannitol in this fungus. The experimental results are integrated into the picture of our present knowledge of carbohydrate metabolism in A. bisporus.

     

Der Biosyntheseweg der RNS-Ribose in Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16 und Pseudomonas facilis

Zusammenfassung Die am Fructose- und Gluconatabbau über den Entner-Doudoroff-Weg beteiligten Enzyme sowie die Enzyme des oxydativen Pentosephosphat-Weges wurden in Rohextrakten von Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16 und Pseudomonas facilis, sowohl nach autotrophem Wachstum als auch nach heterotrophem Wachstum auf Fructose oder Gluconat, bestimmt. Fructose induziert in H. eutropha alle Enzyme des Entner-Doudoroff-Weges, Gluconat nur die Gluconokinase, die 6-Phosphogluconat-Dehydratase und die 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat-Aldolase. Dagegen induzieren in P. facilis beide Substrate den gesamten Enzymsatz. Das Fehlen der 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase in H. eutropha und das Vorhandensein einer NAD-abhängigen 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase in P. facilis wurden bestätigt. Die Enzymaktivitäten in voll induzierten, auf Fructose gewachsenen Zellen beider Arten sind ähnlich.Mit beiden Stämmen wurden Einbauexperimente mit U-¹⁴C-, 1-¹⁴C- und 6-¹⁴C-Fructose sowie 1-¹⁴C- und 6-¹⁴C-Gluconat als Substrate durchgeführt. Die Ribose wurde aus der RNS isoliert und durch Lactobacillus plantarum fermentativ in Essigund Milchsäure gespalten. Die spezifische Radioaktivität der einzelnen C-Atome wurde durch schrittweisen Abbau der Säuren, quantitative Bestimmung des dabei entstehenden ¹⁴CO₂ und Messung der darin enthaltenen absoluten Radioaktivität ermittelt.Die Ergebnisse zeigen, daß die Ribose in Stamm H 16 ausschließlich über die nicht-oxydativen Reaktionen des Pentosephosphat-Weges gebildet wird. Die C-Atome 1,2 und 3 des Gluconats tragen nicht signifikant zur Gluconeogenese bei.Das Markierungsmuster der Ribose aus P. facilis ist mit dem von Stamm H 16 nahezu identisch. Die oxydativen Reaktionen des Pentosephosphat-Weges über die 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase sind von quantitativ geringerer Bedeutung als die Transaldolase-Transketolase-Reaktionen.

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The biosynthetic pathway of RNA ribose in Hydrogenomonas eutropha Strain H 16 and Pseudomonas facilis

Summary The enzymes involved in the degradation of fructose and gluconate via the Entner-Doudoroff-pathway as well as those involved in the oxidative pentose phosphate pathway have been determined in crude extracts of Hydrogenomonas eutropha strain H 16 and of Pseudomonas facilis after either autotrophic growth or heterotrophic growth on fructose or gluconate as substrates. In H. eutropha fructose induces all enzymes of the Entner-Doudoroff-pathway, gluconate induces only glucokinase, 6-phosphogluconate dehydratase and 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase. In contrast, in P. facilis both substrates induce the entire set of enzymes. The absence of 6-phosphogluconate dehydrogenase in H. eutropha and the presence of a NAD-linked 6-phosphogluconate dehydrogenase in P. facilis have been confirmed. Otherwise, the enzyme activities in fully induced fructose grown cells of both species are similar.Incorporation experiments were performed using both bacterial species and employing U-¹⁴C-, 1-¹⁴C-, and 6-¹⁴C-fructose as well as 1-¹⁴C- and 6-¹⁴C-gluconate as substrates. Ribose was isolated from RNA and fermented by Lactobacillus plantarum with the production of acetic and lactic acids. By stepwise degradation of the acids and by quantitative measurement and scintillation counting of the carbon dioxide formed the specific radioactivity of each carbon atom has been determined.The results demonstrate that in strain H 16 ribose is formed exclusively via the non-oxidative reactions of the pentose phosphate pathway. Carbon atoms 1 to 3 of gluconate do not significantly contribute to gluconeogenesis.With P. facilis an almost identical labelling pattern was observed, indicating that the oxidative reactions of the pentose phosphate pathway via 6-phosphogluconate dehydrogenase are quantitatively of minor importance for ribose synthesis than the transaldolase-transketolase reactions.

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Abkürzungen ATP Adenosin-5-triphosphat - DAP Dihydroxyacetonphosphat - E-4-P Erythrose-4-phosphat - ED Entner-Doudoroff - EDTA Äthylen-diamin-tetraessigsäure - FDP(ase) Fructose-1,6-diphosphat(ase) - F-6-P Fructose-6-phosphat - G-6-P(-DH) Glucose-6-phosphat(-Dehydrogenase) - GAP Glycerinaldehyd-3-phosphat - GDH Glycerin-1-phosphat-Dehydrogenase - GK Gluconokinase - HK Hexokinase - KDPG 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat - LDH Lactat-Dehydrogenase - NAD(H₂) Nicotin-amid-adenin-dinucleotid (reduziert) - NADP(H₂) Nicotinamid-adenin-dinucleotidphosphat (reduziert) - PGI Phosphoglucose-Isomerase - PP Pentosephosphat - 6-PG(-DH) 6-Phosphogluconat(-Dehydrogenase) - 6-PG-DHT 6-Phosphogluconat-Dehydratase - R-5-P Ribose-5-phosphat - Ru-5-P Ribulose-5-phosphat - Su-7-P Seduheptulose-7-phosphat - TA Transaldolase - TEA Triäthanolaminhydrochlorid - TIM Triosephosphat-Isomerase - TK Transketolase - TPP Thiaminpyrophosphat - Tris Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan - Xu-5-P Xylulose-5-phosphat     

Die Histotopik einiger Oxydoreduktasen im Hoden von Hund und Katze

Zusammenfassung Im Hoden von Hund und Katze werden folgende Enzyme histochemisch nachgewiesen: NADH-Tetrazoliumreduktase (NADH-T-Red), NADPH-Tetrazoliumreduktase (NADPH-T-Red), Cytochromoxydase (Cyt-Ox), Lactat-Dehydrogenase (LDH), Aldolase (ALD), Alkohol-Dehydrogenase (ADH), Glycerin-1-phosphat-Dehydrogenase (GDH), Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (G-6-PDH), Succinat-Dehydrogenase (SDH), NAD-spezifische Isocitrat-Dehydrogenase (NAD-ICDH). Die starke Fermentaktivität der G-6-PDH und der LDH in den Leydig-Zellen beider Spezies, der relativ hohe Gehalt an histochemisch nachweisbarer ADH in den Zwischenzellen der Katze sowie eine deutliche Reaktion auf GDH in den Sertoli-Zellen der Katze werden diskutiert.

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Summary In the testes of dog and cat the distribution pattern of NADH-tetrazolium reductase, NADPH-tetrazolium reductase, cytochrome oxydase, lactate dehydrogenase, aldolase, alcohol dehydrogenase, -glycerophosphate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, succinate dehydrogenase and NAD specific isocitrate dehydrogenase was studied by histochemical means. The strong reaction of G-6-PDH and LDH in the Leydig cells of both species, the relatively high amount of ADH in the interstitial cells of the cat testis and the principal site of -GPDH in the Sertoli cells of the cat are discussed.

     

Eine NADP(H)-spezifische Oxidoreduktase beiCalliphora

Zusammenfassung BeiCalliphora erythrocephala Meig. wird eine NADP(H)-abhängige Oxidoreduktase nachgewiesen, die Glukose-6-phosphat und Sorbit-6-phosphat umsetzt. Das Enzym wird durch Sorbit-6-phosphat ebenso wie durch Sorbit inaktiviert. Die mit Glukose-6-phosphat erzielte maximale Aktivität ist wenig geringer als die für die Sorbitdehydrogenase ermittelte Größe. Die Einschleusung der Fruktose in den Kohlenhydratstoffwechsel könnte, zumindest zu einem Teil, über Sorbit-6-phosphat zu Glukose-6-phosphat und weiter zu Glykogen oder Trehalose erfolgen.

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A NADP(H)-specific oxidoreductase inCalliphora

Summary InCalliphora erythrocephala Meig. a NADP(H)-dependent oxidoreductase transforms glucose-6-phosphate and sorbit-6-phosphate. The enzyme is inactivated by sorbit-6-phosphate as well as sorbit. The maximum activity achieved using glucose-6-phosphate as a substrate is slightly less than that reported for sorbitdehydrogenase withCalliphora (Wenzl, 1966). The introduction of fructose into carbohydrate metabolism could, at least in part, follow the sorbit-6-phosphate in glucose-6-phosphate and further to glycogen or trehalose.

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Teil einer Diplomarbeit, die unter Leitung von Herrn Prof. Dr. Langer durchgeführt wurde.     

Harnsäureabbau und Biosynthese der Enzyme Uricase,Glyoxylatcarboligase und Urease bei Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Die Veränderungen der Uricase-, Glyoxylatcarboligaseund Ureaseaktivität wurden in Hydrogenomonas H 16 Zellen während der Inkubation mit Harnsäure, Allantoin und in stickstoffreiem Fructosemedium untersucht.Übertragen in ein harnsäurehaltiges Medium stiegen die spezifische Aktivität von Uricase und Glyoxylatcarboligase innerhalb von 2–3 Std auf 35 bzw. 1000 mole Substrat/min/g Protein an und sanken wieder ab, nachdem das Substrat verbraucht worden war. Der Harnsäureabbau wurde durch Fructose schwach gefördert und durch zusätzlich verabreichte Ammoniumionen nicht beeinflußt.In Gegenwart von Allantoin wurde nur Glyoxylatcarboligase mit voller Syntheserate gebildet, während Uricase nur einen vorübergehenden schwachen Anstieg zeigte.Beim Harnsäureabbau wurden Harnstoff und Ammoniak im molaren Verhältnis von etwa 1:2 freigesetzt und im Medium angehäuft. Dabei wurde die Ammoniakbildung offenbar nicht durch Urease katalysiert.Urease wurde während des Wachstums mit Harnsäure und mit Allantoin nicht gebildet, bedingt durch die Anhäufung von Ammoniumionen. Eine ausgeprägte Ureasesynthese erfolgte dagegen unter N-Mangelbedingungen, ohne daß hierbei die Uricase-oder Glyoxylatcarboligaseaktivität anstieg. Diese Beobachtungen lassen erkennen, daß Urease im Gegensatz zu anderen am Harnsäureabbau beteiligten Enzymen nicht durch ihr Substrat induziert wird. Vielmehr unterliegt die Ureasebildung bei Hydrogenomonas H 16 ausschließlich der Kontrolle durch Repression, wobei Ammoniumionen als reprimierendes Substrat wirksam sind.

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Uric acid degradation and biosynthesis of the enzymes uricase, glyoxylate carboligase and urease in Hydrogenomonas H 16 II. Effect of uric acid, fructose and nitrogen deficiency on enzyme formation

Summary Changes in uricase, glyoxylate carboligase and urease activity were determined in fructose grown Hydrogenomonas H 16 cells during subsequent incubation with uric acid, allantoin and in nitrogen-deficient fructose media.The specific activities of uricase and glyoxylate carboligase increased within 2–3 hours up to levels of 35 and 1000 moles of substrate/min/g protein respectively, when the cells were transferred to an uric acid containing medium. These enzyme levels decreased after the substrate was consumed. Uric acid degradation was slightly stimulated by fructose, but was not affected by the addition of ammonia.In the presence of allantoin only glyoxylate carboligase was synthesized at a full rate, while uricase exhibited only a slight, temporary increase.Urea and ammonia were liberated from uric acid and accumulated in the suspension at a molar ratio of approximately 1:2. This ammonia formation was apparently not catalyzed by urease.Urease was not formed during growth with uric acid and allantoin, presumably due to the accumulation of ammonia. A pronounced synthesis of urease was observed under nitrogen deficiency, under which conditions uricase and glyoxylate carboligase were not formed. These data indicate, that urease, unlike other enzymes of the uric acid degrading pathway, is not induced by its substrate. It is considered, that urease formation in Hydrogenomonas H 16 is controlled by repression only, with ammonium ions serving as the repressing substrate.

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Auszug aus der gleichlautenden Habilitationsschrift zur Erlangung der venia legendi der Landwirtschaftlichen Fakultät der Georg-August-Universität Göttingen.     

Fructose supports glycogen accumulation,heterocysts differentiation,N2 fixation and growth of the isolated cyanobiont Anabaena azollae

Cells of the cyanobiont Anabaena azollae isolated from the water fern Azolla filiculoides were found to take up and utilize fructose in the light for mixotrophic growth. Fructose was favored by the cyanobiont as a substrate over sucrose and glucose. Cell growth in the presence of 8 mM fructose led to glycogen accumulation in the cells which approached 20% of the cell dry weight within 2 to 3 days, followed by reduction of glycogen content during the fourth day. Glucose-6-phosphate dehydrogenase activity was increased 5–6-fold in the fructose grown cells from the third day of growth onwards. The frequency of heterocysts in fructose-grown cells increased from 6 to 18%, and acetylene reduction by nitrogenase was increased 3-fold in the presence of fructose as compared with control cells, with maximum values observed between the third and fifth day of mixotrophic growth. Fructose-supported growth yielded a 2–4-fold increase in cell dry weight over controls.It is suggested that fructose-supported development and growth of the cyanobiont in batch cultures may resemble its mixotrophic growth and development in situ in the leaf cavity of the host fern Azolla.Abbreviation G6PDH glucose-6-phosphate dehydrogenase     

Harnsäureabbau und Biosynthese der Enzyme Uricase,Glyoxylatcarboligase und Urease bei Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Glyoxylatcarboligase und d-Glycerat-3-Dehydrogenase werden in Hydrogenomonas H 16 unter dem induktiven Einfluß von Harnsäure, Allantoin und Glyoxylsäure gebildet.In zellfreien Extrakten wurden spezifische Enzymaktivitäten bis zu 500 E/g bzw. 4000 E/g gemessen. Beide Enzyme erwiesen sich in Extrakten als nicht an subcelluläre Partikeln gebunden.Glyoxylatcarboligase benötgt Thiaminpyrophosphat und MgCl₂; NADH₂ und NADPH₂ sind als Coenzyme der d-Glycerat-3-Dehydrogenase wirksam.Die Bildung der Glyoxylatcarboligase wurde durch Fructose reprimiert, wenn Glyoxylat das induzierende Substrat war. Mit Harnsäure als Induktor unterlag die Enzymbildung jedoch keiner Repression durch Fructose.

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Uric acid degradation and biosynthesis of the enzymes uricase, glyoxylate carboligase and urease in Hydrogenomonas H 16 I. Formation of glyoxylate carboligase and d-glycerate-3-dehydrogenase

Summary Inductive formation of glyoxylate carboligase and d-glycerate-3-dehydrogenase was observed in cells of Hydrogenomonas H 16 in presence of uric acid, allantoin and glyoxylic acid.Specific enzyme activities up to 500 U/g and 4000 U/g respectively were determined in cell-free preparations. Both enzymes are not bound to subcellular particles in ultrasonic preparations. Thiamine pyrophosphate and MgCl₂ are necessary cofactors for glyoxylate carboligase; NADH and NADPH are active coenzymes of d-glycerate-3-dehydrogenase.The formation of glyoxylate carboligase was repressed by fructose, provided glyoxylate was the inducing substrate. Enzyme synthesis induced by uric acid was not subject to fructose repression.

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Auszug aus der gleichlautenden Habilitationsschrift zur Erlangung der venia legendi der Landwirtschaftlichen Fakultät der Georg-August-Universität Göttingen.     

Physiologische und biochemische Beiträge zur Taxonomie der Gattung Chlorella

Zusammenfassung Es wurde die Verwendbarkeit von Acetat, Glucose, Fructose, Galactose, Saccharose und Lactose als Kohlenstoffquelle für das Wachstum von 72 Chlorella-Stämmen, die 10 autotrophen Taxa angehören, untersucht. Im Dunkeln zeigen mit Acetat 34 Stämme und mit Glucose 37 Stämme gutes Wachstum (Chlorella kessleri, die meisten Stämme von C. vulgaris und C. vulgaris f. tertia, sowie einige wenige Stämme von C. fusca), während Fructose von 21 Stämmen verwertet wird (C. kessleri, die meisten Stämme von C. luteoviridis und C. saccharophila, sowie einige Stämme von C. fusca und C. zofingiensis). Gutes Wachstum mit Galactose wurde bei 11 Stämmen gefunden (C. kessleri und einige Stämme von C. vulgaris). Saccharose und Lactose ermöglichen dagegen kein intensives Wachstum. Die Verwendbarkeit der 6 geprüften organischen Verbindungen für heterotrophes Wachstum ist als taxonomisches Merkmal zur Charakterisierung von Chlorella-Arten nicht geeignet. Lediglich Chlorella kessleri Fott et Nováková, die allgemein die ausgeprägteste Fähigkeit zu heterotrophem Wachstum besitzt, unterscheidet sich durch gute Verwertung von Galactose von den übrigen Arten.

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Physiological and biochemical contributions to the taxonomy of the genus Chlorella VI. Utilization of organic carbon compounds

Summary The utilization of acetate, glucose, fructose, glactose, saccharose, and lactose as sources of carbon for growth in the dark of 72 Chlorella strains belonging to 10 autotrophic taxa was studied. 34 strains grow well with acetate and 37 strains with glucose (Chlorella kessleri, most strains of C. vulgaris and C. vulgaris f. tertia, and a few strains of C. fusca), and fructose is utilized by 21 strains (C. kessleri, most strains of C. luteoviridis and C. saccharophila, and some strains of C. fusca and C. zofingiensis). 11 strains show good growth with galactose (C. kessleri and some strains of C. vulgaris). Saccharose and lactose, on the other hand, do not support vigorous growth. Utilization of the 6 organic compounds cannot serve as a taxonomic character in the genus Chlorella. However, Chlorella kessleri Fott et Nováková shows the most pronounced ability for heterotrophic growth and differs in its good growth with galactose from the other species.

     

Das Verhalten von Nitratreductase,Nitritreductase, Hydrogenase und anderen Enzymen von Ankistrodesmus braunii bei Stickstoffmangel

Zusammenfassung Bei der N-Verarmung von Ankistrodesmus braunii wurde eine intracelluläre Bildung von Nitrit und Nitrat durch heterotrophe Nitrifikation festgestellt, die charakteristisch für den beginnenden N-Mangel ist. Damit wird die hohe Nitrat- und Nitritreductaseaktivität bei N-Mangelalgen verständlich.Die Hydrogenase ist auch bei N-verarmten Algen aktiv, doch kann Nitrit nicht mehr als H-Acceptor verwendet werden. Die Aktivierung des Enzyms ist energieabhängig und durch Antibiotica (Actinomycin C, Puromycin, Gentamycin) hemmbar. Offenbar findet während der Inkubation mit Wasserstoff eine Proteinsynthese statt.Zum Vergleich wurde das Verhalten einiger anderer Enzyme [Glucose-6-phosphat-dehydrogenase, NAD(P)-Reductase, Glyoxylat-reductase, Katalase, Malat-dehydrogenase, Glutamat-dehydrogenase, Isocitratase] bei N-Mangel untersucht.

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Nitrate reductase, nitrite reductase, hydrogenase, and other enzymes in nitrogen-deficient Ankistrodesmus braunii

Summary An oxidation of organic nitrogen compounds leading to an intracellular formation of nitrite and nitrate (heterotrophic nitrification) was found in nitrogen-deficient Ankistrodesmus braunii. This explains the rather high levels of nitrate and nitrite reductases observed in algae after the supply of nitrogen has been exhausted.Hydrogenase is active also in nitrogen-deficient algae which, however, can no longer use nitrite as an acceptor for hydrogen. The activation of hydrogenase is energy-dependent and can be inhibited by means of antibiotics (actinomycin C, puromycin, and gentamycin). Protein synthesis seems to take place during incubation under hydrogen.For comparison, several other enzymes [glucose-6-phosphate dehydrogenase, NAD(P) reductase, glyoxylate reductase, catalase, malate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, and isocitratase) were studied in nitrogen-deficient cells.

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Verwendete Abkürzungen G-6-P-DH Glucose-6-phosphat-dehydrogenase - M-DH Malat-dehydrogenase - Glu-DH Glutamat-dehydrogenase - NAD(P)-R Nicotinamid-adenin-dinucleotid(phosphat)-reductase - CCCP Carbonylcyanid-mchlorophenylhydrazon - DNP 2,4-Dinitrophenol - MB Methylenblau     

Über das Wasserstoff aktivierende System von Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Hydrogenomonas H 16 oxydierte molekularen Wasserstoff auch noch nach mehreren heterotrophen Passagen mit Glutamat oder Fructose als Substrat. Dagegen ging die Fähigkeit zur Kohlendioxyd-Fixierung schon während der ersten heterotrophen Kultur weitgehend verloren. Dementsprechend ergaben Enzym-Bestimmungen an zellfreien Extrakten eine langsame Abnahme der spezifischen Aktivitäten der löslichen und der partikelgebundenen Hydrogenase, aber eine rasche Abnahme der Aktivität der Ribulose-1,5-diphosphat-Carboxylase während des heterotrophen Wachstums.

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Summary Hydrogenomonas H 16 oxidized molecular hydrogen even after several subcultures with glutamate or fructose as substrate. On the contrary, the ability to fix carbon dioxide almost disappeared during the first heterotrophic culture. Corresponding to these results, measurements of enzyme activities in cell-free extracts showed a slow decrease in specific activity of the soluble and the particle bound hydrogenase but a rapid decrease in the activity of ribulose-1.5-diphosphate carboxylase during heterotrophic growth.

     

Activity of some enzymes in Physarum polycephalum

Summary The activity levels of seven enzymes were studied in growing plasmodia of Physarum polycephalum. The enzymes were isocitrate dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, acid phosphatase, phosphodiesterase, -glucosidase, and histidase. Six of the enzymes showed a continuous increase in activity during the mitotic cycle; glutamate dehydrogenase exhibited a stepwise increase about 5 h after mitosis. Cycloheximide immediately inhibited the activity of all enzymes. Actinomycin D was ineffective in inhibiting enzyme activity until after one mitotic cycle had been completed; this indicates that mRNA was stable for all of these enzymes during the G2 period. Attempts to induce enzyme activity were unsuccessful.

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Zusammenfassung Der Aktivitätsverlauf von sieben Enzymen wurde in wachsenden Plasmodien von Physarum polycephalum untersucht. Es handelte sich um die Enzyme: Isocitrat-Dehydrogenase, Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase, Glutamat-Dehydrogenase, saure Phosphatase, Phosphodiesterase, -Glucosidase und Histidase. Sechs dieser Enzyme wiesen einen kontinuierlichen Aktivitätsanstieg während des Mitosecyclus auf; Glutamat-Dehydrogenase zeigte einen stufenförmigen Anstieg etwa 5 Std nach der Kernteilung. Cycloheximid hemmte sofort die Aktivität der Enzyme, während Actinomycin D erst nach Ablauf eines halben Teilungscyclus inhibierend wirkte. Dies deutet auf eine relativ stabile mRNA hin. Versuche, die Aktivität zu induzieren, schlugen fehl.

     

Gustation of sugars, amino acids and lipids by larvae of the scarabaeid, Sericesthis geminata (Coleoptera)

Third-instar larvae of the scarabaeid Sericesthis geminata were stimulated to bite and feed on filter paper by a number of sugars, amino acids and lipids. The degree of stimulation generally increased with increasing concentration, but high concentrations of fructose and amino acid had inhibitory effects. Sterols were non-stimulating at low concentrations and acted as feeding deterrents at high ones.

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Zusammenfassung In einer Reihe von einfachen Wahlkammerversuchen wurde das Verhalten der bodenbewohnenden Larven des Scarabaeiden Sericesthis geminata (Boisduval) gegenüber Zuckern, Aminosäuren und Lipiden geprüft. Die Versuchschemikalien wurden in verschiedenen Konzentrationen auf Filtrierpapier aufgetragen und die gefressenen Stellen ausgemessen.Jeder der drei Zucker Saccharose, Maltose und Glucose erhöhte die Nahrungsaufnahme. Die Disaccharide Saccharose und Maltose hatten einen größeren Effekt als Glucose. Bei diesen drei Zuckern war im allgemeinen bis zu einer Konzentration von 1.0 M ein zunehmender Effekt festzustellen. Fructose erhöhte die Nahrungsaufnahme nicht und hatte bei höheren Konzentrationen einen hemmenden Effekt. Die einzelnen Aminosäuren L-Isoleucin, L-Leucin und L-Alanin sowie eine Gruppe von sechs Aminosäuren erhöhten die Nahrungsaufnahme in einem begrenzten Konzentrationsbereich, hemmten aber die Nahrungsaufnahme bei hohen Konzentrationen. Die Wirkung der Gruppe von Aminosäuren zeigte, daß dabei der Effekt der verschiedenen Aminosäuren komplementär war. Freie Fettsäuren, Triglyceride und Phospholipoide erhöhten die Nahrungsaufnahme. Steroide hatten bis zu hohen Konzentrationen keinen wesentlichen Einfluß; bei hohen Konzentrationen wurde die Nahrungsaufnahme verringert.

     

Histochemische,fluoreszenzmikroskopische und experimentelle Untersuchungen am Reizleitungssystem von Goldhamster,Maus und Ratte

Zusammenfassung Im Reizleitungssystem (RLS) von Goldhamster, Maus und Ratte sind nicht nur die oxidativen sondern auch die glykolytischen Enzymaktivitäten geringer als in der Arbeitsmuskulatur. Innerhalb der Reizleitungsmuskulatur überwiegt die Glykolyse. Demgegenüber besitzen Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase und lysosomale Enzyme im RLS höhere Aktivitäten als im Myokard. Die Lactat-Dehydrogenase-Isoenzyme verhalten sich in beiden Muskelgeweben weitgehend gleich. Entsprechend dem reduzierten glykolytischen und oxidativen Stoffwechsel ist die Kapillardichte im RLS gering. Die Aktivitäten der Enzyme des Glykogenstoffwechsels laufen in RLS und Myokard in etwa dem Glykogengehalt parallel. Klare artspezifische und regionale Stoffwechselunterschiede fehlen innerhalb der Reizleitungsmuskulatur.Durch hohe cholinerge Nervenfaserdichte zeichnen sich alle Teile des RLS von Goldhamster und Maus aus. Eine dichte adrenerge Innervation ist nur beim Goldhamster im gesamten RLS anzutreffen. Im Mäuseherzen bevorzugen die adrenergen Fasern den Sinusknoten.Im AV-System von Ratten nimmt das Glykogen nach Hypoxie, Katecholamingaben und Hunger ab. Beim Goldhamster tritt überzeugender Glykogenverlust im AV-System nur nach Sauerstoffmangel und Katecholaminapplikation ein.

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Histochemical fluorescence microscopical and experimental investigations on the impulse conducting system of golden hamsters, mice and rats

Summary In the impulse conducting system (ICS) of golden hamsters, mice and rats the activities of glycolytic as well as of oxidative enzymes are lower than in the myocardium. However, in the ICS the glycolytic pathway is relatively more active in comparison with the oxidative metabolism. On the contrary, glucose-6-phosphate dehydrogenase and the lysosomal enzymes activities are higher in the ICS than in the ordinary cardiac muscle. The lactate dehydrogenase isoenzyme pattern is nearly the same in both heart muscle tissues. In agreement with the lowered glycolytic and oxidative metabolism a reduced capillarisation is found in the ICS. The activities of enzymes involved in glycogen metabolism are related to the amount of glycogen in the impulse conducting tissue and working muscle. Within the ICS clear speciesdependent and regional metabolic differences have not been observed.A dense cholinergic innervation occurs in all parts of the ICS of golden hamsters and mice. An overall rich adrenergic innervation is typical only for the ICS of golden hamsters. In the mouse heart, however, the adrenergic nerve fibers prefer the sinatrial node.In the AV system of rats glycogen decreases following hypoxia, catecholamine application and hunger. In the same ICS-region of golden hamsters a marked loss of glycogen can only be produced by hypoxia and treatment with catecholamines.

     

Fructoseverwertung und Bacteriochlorophyllsynthese in anaeroben Dunkel- und Lichtkulturen von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Für eine signifikante B.-Chlorophyllbildung anaerob im Dunkeln ist bei Rhodospirillum rubrum neben Reservestoffen in den Zellen ein exogenes Substrat und eine N-Quelle notwendig (NH₄ ⁺). Fructose kann in anaerober Dunkelkultur als Substrat für die B.-Chlorophyllbildung dienen. Die Verwertung ist aber adaptiv und stark vom Gehalt an Reservesubstanzen abhängig. Eine Steigerung der Pigmentsynthese tritt erst nach einer mehrstündigen lag-Phase ein, die durch eine aerobe Vorbebrütung mit Fructose um etwa die Hälfte verkürzt werden kann. Die Syntheserate des B.-Chlorophylls ist in den ersten 2–4 Std mit Fructose geringer als mit Malat als Substrat, steigt dann aber stark an, während mit Malat die Rate etwa konstant bleibt.Aerob im Dunkeln mit Fructose vorbebrütete Zellen können auch ohne Reservesubstanzen in anschließender anaerober Dunkelkultur Pigmente bilden. Die Syntheserate ist aber geringer als mit Reservesubstanzen.Eine Pufferung mit CaCO₃ (pH>6) erhöht die B.-Chlorophyllsynthese.In Gegenwart von Fructose finden unter anaeroben Bedingungen im Dunkeln nicht nur eine Pigmentbildung, sondern auch nach einer mehrstündigen lag-Phase eine Thylakoidmorphogenese und Wachstum statt.Es konnte somit gezeigt werden, daß bei Athiorhodaceen (R. rubrum) eine echte Gärung stattfindet, die Pigmentsynthesen, Bildung von Membranstrukturen und Wachstum ermöglicht.In anaeroben Lichtkulturen ist Fructose ein gutes Substrat. Die B.-Chlorophyllsynthese ist zu Beginn der anaeroben Lichtkultur ebenfalls von Reservesubstanzen und der Vorkultur abhängig.

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The function of reserve-material for the adaptive utilization of fructose, and the synthesis of bacteriochlorophyll in anaerobic dark and light cultures of Rhodospirillum rubrum

Summary Rhodospirillum rubrum needs exogenous carbon and nitrogen sources in addition to reserve material for bacteriochlorophyll synthesis in anaerobic cultures in the dark. Under these conditions fructose is a good substrate for growth and synthesis of bacteriochlorophyll. The utilization of fructose is adaptive and quantitatively dependent on the amount of reserve materials. The rate of pigment synthesis is increased after a lag phase of several hours. An aerobic preincubation with fructose reduces the lag phase to about 50%. During the first 2–4 h the rate of bacteriochlorophyll synthesis is lower when the cells are provided with fructose than with malate. After this time the production of bacteriochlorophyll on fructose is accelerated, whereas the synthesis rate on malate remains constant.Cells which have been preadapted on fructose aerobically in the dark are able to synthesize pigment in a following anaerobic dark culture even in the absence of reserve materials. However, the rate of synthesis is lower than in the presence of reserve materials. The drop of pH by fermentation products and the resulting decrease of synthesis rate are removed by the addition of CaCO₃. The fermentation metabolism on fructose enables the cells not only to synthesize pigment but also to grow and to form thylakoids. Fructose also is a good substrate in photosynthetic cultures. However, the synthesis of bacteriochlorophyll at the beginning of the anaerobic light culture likewise is related to the presence of reserve materials and to the preculture conditions.

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Abkürzungen im Text B.-Chlorophyll Bacteriochlorophyll - R8, R7, R6 und P, PO₄ ^'-Puffer Nährlösungen und Phosphatpuffer (s. Methodik)