Über die Struktur der Thylakoide von Rhodopseudomonas spheroides

Zusammenfassung Die Thylakoidmembranen von Rhodopseudomonas spheroides erscheinen nach Negativkontrastierung in Profilstellung etwa 40 Å dick. Die aus der Schattenlänge ermittelte Dicke von angetrockneten unfixierten Thylakoiden betrug 81±1 Å, woraus sich ebenfalls eine Dicke der Thylakoidmembran von 40 Å ergibt. Die Proteinschicht besitzt anscheinend eine locker gebaute Mittelzone, in die sich Kontrastierungsmittel einlagern kann. Da diese Strukturen sich bei Behandlung mit Chloroform nicht merklich verändern und da Thylakoide 53% Proteine enthalten, besteht die fragliche Schicht ganz oder vorwiegend aus Proteinen. Die Proteinschicht besteht, wie die Elektrophorese in Polyacrylamidgel zeigt, aus verschiedenen Proteinen. Die Bestimmung der Gestalt und Größe der Proteinmoleküle in Lösung stößt wegen ihrer Neigung zu Aggregation auf Schwierigkeiten. Die Proteinmoleküle sollten wegen der gleichmäßigen Dicke der Proteinschicht wenigstens in einer Dimension eine Größe von 40 Å haben.Die Lipide lassen sich in den Thylakoiden nur abbilden, wenn gewisse Präparations-und Aufnahmebedingungen eingehalten werden. In negativ-kontrastierten Präparaten treten sie nach Fixierung mit Osmiumtetroxid- oder Glutardialdehydlösung gelegentlich in Form von Myelinfiguren in Erscheinung. Aufnahmen von gefriergetrockneten Thylakoiden zeigen nach Behandlung mit Osmiumtetroxiddämpfen eine schwächer kontrastierte Außenschicht und eine stärker kontrastierte Zone im Inneren. Da die Lipide etwa doppelt so viel Kontrastierungsmittel binden wie die Proteine, enthält die stärker kontrastierte Zone die Lipide. Die Dicke von angetrockneten Thylakoiden, die aus fixierten Zellen isoliert worden waren, betrug 158±2 Å. Aus diesen Befunden läßt sich ableiten, daß die Thylakoidmembran aus einer etwa 40 Å dicken monomolekularen Proteinschicht und einer etwa gleich dicken Lipidschicht besteht, die im Innern des Thylakoids lokalisiert ist. Nur in seltenen Fällen gelang es, diese Anordnung von Proteinen und Lipiden in Thylakoiden abzubilden, die fixiert, negativkontrastiert und zusätzlich schräg bedampft worden waren.Zur Erklärung der Labilität der Lipide in der wasserfreien Thylakoidmembran wird angenommen, daß an der Stabilisierung des Lipoproteinsystems hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den hydrophoben Teilen der Lipidmoleküle und den apolaren Aminosäureresten der Proteine beteiligt sind.

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The structure of thylakoids of Rhodopseudomonas spheroides

Summary After negative staining, the thylakoid membranes of Rhodopseudomonas spheroides appear to be approximately 40 Å thick. The medium thickness of dired, unfixed thylakoids in obliquely shadow cast specimens is 81±1 Å which was calculated from the length of the shadow. This also indicates a thickness of 40 Å for the thylakoid membrane. Since there is no structural alteration following treatment with chloroform and since thylakoids contain 53% protein, it is concluded that the layer seen in unfixed and negatively stained preparations principally consists of protein. It would appear that the protein layer has a middle zone of less dense material in which the staining substances can be incorporated. Electrophoretic studies in polyacrylamide gel indicates that the protein layer consists of different proteins. Because the protein molecules tend to aggregate, it is difficult to determine their shape and size. At least one dimension of these protein molecules cannot exceed 40 Å, since the protein membrane has a uniform thickness.In thylakoids, lipids can only be seen when certain preparation and electron microscopic conditions are observed. In negatively stained specimens, the lipids sometimes appear as myelin figures after fixation with osmium tetroxide solution or glutaraldehyde. Lyophilized thylakoids, fixed with osmium tetroxide vapor, show an outer layer of less contrast and a stronger contrasted middle zone. The latter one contains the lipids since the lipids bind approximately twice as much staining material as proteins. When thylakoids were isolated from prefixed cells and shadowed, a thickness of 158±2 Å was determined. It is concluded, therefore, that the thylakoid membrane of Rhodopseudomonas spheroides consists of a monomolecular protein layer of about 40 Å and a lipid layer of approximately the same thickness which is located inside the thylakoid. Only when thylakoids were fixed, negatively stained and — in addition — obliquely shadow cast, the proposed arrangement of proteins and lipids could occasionally be seen simultaneously.It would appear that hydrophobic interactions between hydrophobic parts of the lipid molecule and the apolar amino acid residues of the proteins are important to stabilize the lipoprotein system of the thylakoid. This could account for the extreme lability of the lipids in water-free preparations and the difficulty to locate them properly within the thylakoid membrane.

     

Die Ultrastruktur der Zellwand und des Chloroplasten von Chlorella

Zusammenfassung Verschiedene Chlorella-Stämme wurden mit der Gefrierätzungsmethode untersucht.Die Zellwand von Chlorella vulgaris ist aus drei Schichten aufgebaut. Die äußerste Lage besteht aus verfestigter Matrixsubstanz. Sie wird bei alten Zellen aufgelöst. In der breiteren, mittleren Zone liegen Zellulosefibrillen und 80 Å-Teilchen in einer amorphen Grundmasse. Eine dünne, fibrillenfreie Matrixschicht bildet die innere Zellwandlage. Das Plasmalemma ist mit verschieden tief eingelagerten 80 Å-Partikeln in statistischer Verteilung besetzt.Zellwandentwicklung: Die Matrixsubstanz entsteht in den Golgi-Vesikeln. Diese werden mit ihrer Umgrenzungsmembran in den Raum zwischen Plasmalemma und Zellwand befördert. Während sich die Plasmamembran einschnürt, platzen die Bläschen und geben ihren Inhalt frei. Von der dabei entstehenden Matrix verfestigt sich die äußerste Lage unter der alten Zellwand und zwischen den Tochterzellen. Darunter sammeln sich ausgeschiedene, 80 Å große Plasmalemmapartikel an. Die Zellulosefibrillen erscheinen zuerst in dieser partikelreichen Zone, kurz darauf in der ganzen mittleren Zellwandschicht. Es wird angenommen, daß die ausgestoßenen Plasmalemmapartikel Enzymkomplexe darstellen, die die Fähigkeit besitzen, in der Matrix Zellulosefibrillen zu synthetisieren.Von den andern Zellbestandteilen wurde besonders der Chloroplast näher untersucht. Die Thylakoidmembran besteht aus einer zentralen Trägerschicht, die beidseitig mit Proteinpartikeln bedeckt ist. Die in der Membran-Außenseite eingelassenen Partikel haben in der Aufsicht einen Durchmesser von 120 Å. Sie scheinen aus vier oder mehr Untereinheiten in quadratischer Anordnung zu bestehen und besitzen eine zentrale Vertiefung. Ihre Dichte ist starken Änderungen unterworfen. Nach den vorliegenden Befunden sind die 120 Å-Teilchen nicht adsorbierte Partikel aus dem Chloroplastenstroma, sondern membraneigene Bestandteile. Auf der Innenseite der Thylakoide liegen 60 Å-Teilchen in dichter Packung. Die innere Plastidenmembran besitzt den gleichen Aufbau wie die Thylakoidmembranen, doch ist die Zahl der Å 120-Partikel sehr gering. Neue Thylakoide entstehen durch Einstülpungen der innern Chloroplastenmembran oder durch Gabelung oder Zurückfaltung schon vorhandener Lamellen. Dabei erfolgt die Synthese der drei Membrankomponenten (Trägerschicht, 120 Å- und 60 Å-Partikel) synchron.In Dunkelzellen der Chlorella-Mutante 5/520 weist die Chloroplasten-Doppelmembran keine Veränderungen auf, während Zahl und Größe der Thylakoide stark abnehmen. Die verbleibenden Lamellen sind blasenförmig erweitert. Bei der Wiederbelichtung der Zellen entstehen neue Thylakoide wie in normalen Chloroplasten.Begast man Dunkelzellen während der Belichtung mit reinem Stickstoff, so bilden die 60 Å-Partikel auf der Außenseite der innern Plastidenmembran wie im Innern der Thylakoide ein polygonales Netzwerk. Im Grundplasma können zahlreiche Verzweigungen des endoplasmatischen Reticulums und eine starke Zunahme der Fetttröpfchen beobachtet werden.

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Summary Different Chlorella strains were investigated with the freeze-etching method. The cell wall of Chlorella vulgaris is composed of three layers. The outermost layer consists of thickened matrix material, which becomes dissolved in older cells. In the broader, middle zone cellulose fibrils, and particles with a diameter of 80 Å, can be seen in an amorphous ground substance. Finally, a thin layer of matrix material forms the inner side of the wall. The particles that cover the plasmalemma are randomly distributed and have a diameter of 80 Å.Cell wall development: The matrix material is formed in the Golgi vesicles which pass through the cell membrane into the space between the plasmalemma and the cell wall. During the constriction of the cell membrane the vesicles burst and their contents are liberated. The outermost layer of the matrix thus formed becomes thickened under the old cell wall and between the daughter cells. Beneath this layer, the secreted 80 Å-plasmalemma particles accumulate. Cellulose fibrils can first be detected in this zone and shortly later, in the whole middle cell wall layer. It is assumed that the secreted plasmalemma particles are enzyme complexes, which posess the capability to synthesize cellulose fibrils in the matrix.The thylakoid membranes consist of a central layer covered on both sides with protein particles. On the outer side the embedded particles have a diameter of 120 Å and a thickness of 60 Å. They appear to be built up of four or more subunits in a quadratic arrangement with a central pore. The number of these particles, per unit area, differs greatly from one thylakoid to the other. From the data presented the 120 Å-particles belong to the thylakoid membrane and are not adsorbed particles of the chloroplast stroma. The inner side of the thylakoid membrane is densely covered with particles having a diameter of 60 Å. The inner layer of the chloroplast membrane has the game structure as the thylakoid membranes. New lamellae arise from the inner layer of the chloroplast membrane by invagination, or by bifurcation or folding back of already existing thylakoids. The synthesis of the three membrane components (central layer, 120 Å- and 60 Å-particles) occurs synchronously.In dark-grown cells of the Chlorella mutant 5/520, the plastid membrane shows the normal structure. The few remaining thylakoids, however, exhibit an irregular blown up structure. On re-illumination of the cells new thylakoids are formed as in normal chloroplasts. If dark cells are illuminated in a N₂ atmosphere the 60 Å-particles on the outside of the inner chloroplast membrane, and in the thylakoids, form a polygonal network. The endoplasmic reticulum shows extensive development and lipid droplets appear in the groundplasm.

     

Der Einfluß dünner luftäquivalenter Zwischenschichten auf die Druckabhängigkeit der mittleren Ionendosisleistung

Zusammenfassung Die in der praktischen Dosimetrie unerwünschte Volumen- bzw. Druckabhängigkeit der mittleren Dosisleistung bei Messungen mit Hohlraum-Ionisationskammern kann durch eine luftäquivalente Schicht zwischen der Luft im Meßvolumen und dem Umgebungsmaterial unterdrückt werden. Aus den Messungen der Druckabhängigkeit der mittleren Dosisleistung mit einer HohlraumIonisationskammer bei¹³⁷Cs- und⁶⁰Co--Strahmng sowie 30 MV- und 45 MV-Röntgenstrahlung konnte gezeigt werden, daß praktisch unabhängig von der Photonenenergie eine luftäquivalente Zwischenschicht mit einer Dicke von etwa 10^–3 g/cm² ausreicht, um die mittlere Dosisleistung druckunabhängig zu machen. Im Photonenenergiebereich oberhalb von etwa 1 MeV ist diese erforderliche Dicke sehr klein gegen die Reichweite der Sekundärelektronen. Mit einer für die praktische Dosimetrie ausreichenden Genauigkeit kann bei beliebigem Umgebungsmaterial B die druekunabhängige mittlere Ionendosis im Photonenenergiegebiet oberhalb von etwa 1 MeV mit Hilfe der Bragg-Gray-Beziehung in die Energiedosis am Meßort im Umgebungsmaterial umgerechnet werden.Wir danken den Herren Professor H.Fränz und Professor W.Hübner für das Interesse an dieser Arbeit und den Herren W.Fricke und G.Trautmann für die sorgfältige Ausführung der Messungen.     

Elektronenmikroskopische Untersuchung des Trypanosoma cruzi mit besonderer Berücksichtigung des Periplasten und des Blepharoplasten

Zusammenfassung Der Periplast der begeißelten Trypanosomen (Trypanosoma Cruzi) und der Leishmaniaform besteht aus einer 130 Å dicken, dreigeschichteten Membran und den unmittelbar daruntergelegenen Fibrillen. Jede der beiden osmiophilen Membranschichten des Periplasten ist 45 Å dick; die osmiophobe Mittelschicht mißt 40 Å. Die Fibrillen sind 200–210 Å dick und liegen als wandverstärkende Röhrchen unmittelbar an der Innenfläche der Hüllmembran. Der helle röhrenförmige Innenraum der Fibrillen hat einen Querdurchmesser von 90–100 Å. Der seitliche Abstand der Fibrillen mißt etwa 320 Å.Der Blepharoplast ist ein etwas gekrümmter, scheibenförmiger Körper mit einem Längsdurchmesser von 0,75–1,35 und einem Querdurchmesser von 0,2–0,3 . Er liegt gemeinsam mit dem Basalkörperchen an der Geißelbasis. Der Blepharoplast gibt eine positive Feulgen-Nuklealreaktion und enthält Desoxyribonukleinsäure. Elektronenmikroskopisch finden sich im Innern des Blepharoplasten helixförmig angeordnete 125 Å dicke Fibrillen, die einen 35 Å im Querdurchmesser messenden helleren Innenraum aufweisen. Die Hülle des Blepharoplasten besteht aus einer mitochondrienähnlichen Doppelmembran, die an einigen Stellen auch Cristae bildet. An der zur Geißelbasis gerichteten Oberfläche des Blepharoplasten kommen knospenförmige und länglich ausgezogene mitochondrienähnliche Fortsätze vor, von denen wir vermuten, daß sie Mitochondrien nach Abschnürung vom Blepharoplasten darstellen. In diesen Fortsätzen finden sich zahlreiche Innenmembranen, die manchmal stark ineinander verzahnt sind. Offenbar werden sie von der Hüllmembran des Blepharoplasten gebildet. Es wird angenommen, daß der Blepharoplast ein mit Desoxyribonukleinsäure und Lipoproteinen, möglicherweise auch mit Atmungsfermenten besonders ausgestattetes Zellorganell ist, das sich zu teilen vermag, den Zellkern und die Zellteilung beeinflußt sowie produktiv an der Bildung der Mitochondrien beteiligt ist.Die Zellteilung der Parasiten beginnt mit einer Bildung von Tochterkörperchen durch die Basalkörperchen und der Ausbildung einer zweiten Geißel. Die Filamente der zweiten Geißel werden im Zytoplasma der Mutterzelle gebildet. Danach teilt sich der Blepharoplast quer zur Längsachse. Der Blepharoplast ist vor der Teilung etwa 1,35 lang und schwalbenförmig. Nach der Querteilung des Blepharoplasten erfolgt erst die Kernteilung und die Längsteilung des Zytoplasmas.Die Befunde wurden auf der 28. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie in Düsseldorf am 2. 5. 1961 von H. Schulz vorgetragen.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen des Auges von Planarien

Zusammenfassung Es wurde das Auge der Süßwasserturbellarien Dugesia lugubris und Dendrocoelum lacteum mit dem Elektronenmikroskop untersucht. Im Feinbau stimmen die Augen beider Arten im wesentlichen überein. Das eigentliche Auge besteht aus dem Pigmentbecher und den zur Photorezeption differenzierten Nervenendigungen der bipolaren Sehzellen, den sog. Sehkolben. Das Cytoplasma der Pigmentzellen wird von durchschnittlich 1 großen kugeligen, mehr oder weniger homogenen Pigmentkörnchen erfüllt. Der Zellkern liegt in der äußeren pigmentfreien Zone des Cytoplasmas. Vor allem dort können auch das endoplasmatische Reticulum und die Mitochondrien beobachtet werden. Der sog. Pigmentbecher ist ein allseitig geschlossenes Gebilde, dessen pigmentfreier Teil von einer Verschlußmembran, der sog. Cornealmembran, gebildet wird. Diese Verschlußmembran ist ein cytoplasmatischer, nichtpigmentierter, lamellar gebauter Fortsatz der Pigmentzellen. Der distale Fortsatz der Sehzellen dringt durch die Verschlußmembran in das Innere des Auges ein. Im Inneren des Pigmentbechers wird der Raum zwischen den Sehkolben vom homogenen Glaskörper ausgefüllt. Dieser zeigt in osmiumbehandelten Präparaten eine mittlere Dichte und mit stärkerer Vergrößerung eine sehr feine fibrilläre Struktur. Der kernhaltige Teil der Sehzellen liegt außerhalb des Pigmentbechers. Der Kern ist verhältnismäßig locker gebaut, enthält einen kleinen exzentrisch liegenden Nucleolus und wird von einer doppellamellär gebauten Kernmembran begrenzt. Das Perikaryon besitzt eine feinkörnige Grundstruktur. Die Durchmesser der Körnchen wechseln von 50 bis zu mehreren 100 Å; ihre Struktur zeigt einen Übergang über die Vesiculae zu den Vakuolen des Cytoplasmas. Die verschieden großen Vakuolen des Cytoplasmas sind von einer hellen, homogenen Substanz erfüllt. Das Perikaryon enthält auch Mitochondrien. Die Grundstruktur der distalen Fasern der Sehzellen ist ähnlich wie die des Perikaryons, enthält aber auch 100–120 Å dicke Neurofilamente. Die Nervenfasern sind nackt und recht verschieden dick. Die distale Faser der Sehzellen durchbohrt die Verschlußmembran und setzt sich in den Sehkolben fort. Der Stiel — bei Dugesia lugubris — ist prinzipiell ebenso gebaut wie die Nervenfaser; er ist ihre intraokulare Fortsetzung. Auf diesem Stielteil sitzt der eigentliche Sehkolben. Er besteht im allgemeinen aus 2 verschiedenen Teilen: aus der in der Fortsetzung des Stieles liegenden Achsenzone und aus der Zone des Bürstensaumes (Stiftchenkappe). In der Achse des Sehkolbens liegen viele Mitochondrien. Die Struktur des Cytoplasmas der Achsenzone ist ähnlich wie jene im Perikaryon bzw. in der Nervenfaser. Auffallend sind in der Achsenzone viele von einer hellen, homogenen Substanz erfüllte, verschieden große Vakuolen. Ihre Zahl hängt vom Funktionszustand des Auges ab. Die Randzone des Sehkolbens ist der Bürstensaum, der von cytoplasmatischen Mikrozotten gebildet wird. Die Breite der Mikrozotten wechselt von 200–1000 Å. Die Dicke der etwas dunkleren Grenzmembran beträgt 50–70 Å, der Inhalt der Mikrozotten erscheint homogen. Der Bürstensaum gibt im Polarisationsmikroskop eine positive Doppelbrechung. Die Bürstensaumzone, die eine Vergrößerung der Membranoberfläche bewirkt, dürfte im Dienste der Photorezeption stehen.     

Die Feinstruktur des Auges der Weinbergschnecke (Helix pomatia L.)

Zusammenfassung Das Auge der Weinbergschnecke ist ein mit einer Linse versehenes primitives Blasenauge, dessen Wand hinten von Seh- und Pigmentzellen, vorn von einer einfachen Schicht durchsichtiger Corneazellen gebildet wird. Es wird von einer bindegewebigen Kapsel umgeben, die aus einer Basalmembran und aus Schichten von Bindegewebsfibrillen aufgebaut ist. Das Innere der Augenblase wird durch eine kugelige, homogene, nichtzellig aufgebaute Linse ausgefüllt. Zwischen letzterer und der Augenwand befindet sich eine dünne Schicht von Glaskörper-substanz.Charakteristische Bestandteile der Pigmentzellen sind Pigmentgranula, Tonofilamente und verschieden große Körnchen mittlerer Elektronendichte. Stark osmiophile Gebilde, die aller Wahrscheinlichkeit nach dem Ergastoplasma angehören, zeigen sich in vielen Fällen nicht als Körnchen, sondern als fadenartige Elemente. Die Anordnung der letzteren spricht für die Anwesenheit von spiralig verlaufenden Filamenten. Die Sehzellen sind im wesentlichen bipolare Sinneszellen, deren Zellkörper und peripherer Fortsatz in der Retinaschicht liegen, während die zentralen Fortsätze das Auge am hinteren Pol als Sehnerv verlassen. Charakteristische Strukturelemente des Zytoplasmas sind runde Körperchen von gleichem, etwa 700 Å betragendem Durchmesser, die sozusagen das ganze Zytoplasma ausfüllen und in vielen Fällen unter dem Kern einen einzigen großen Biokristall bilden. Die Körperchen können auch im peripheren Fortsatz der Sehzelle gefunden werden. Ihre Natur und eventuelle Rolle werden diskutiert. Im Endteil des peripheren Fortsatzes, dem Sehkolben, befindet sich eine große Anzahl von Mitochondrien und eine recht verwickelte, aus Vacuolen und Tubuli bestehende Grundstruktur. Die freie Oberfläche des Sehkolbens trägt einen hohen Bürstensaum, der aus 350–800 Å dicken und durchschnittlich 8 langen Mikrovilli zusammengesetzt ist.     

Vergleichende elektronenmikroskopische Studien an Glaskörper-, Zonula- und Kollagenfibrillen

Zusammenfassung Die elektronenmikroskopische Untersuchung von Dünnschnitten des Glaskörpers vom Rind erlaubt eine eindeutige Darstellung der Glaskörperfibrillen, während die interfibrilläre Substanz fast keinen Kontrast aufweist und nur selten als homogene oder feinkörnige Masse dargestellt werden konnte.Die Fibrillen sind in den zentralen Abschnitten des Glaskörpers ganz ungeordnet und bilden ein wirres Geflecht von Einzelfibrillen; in den äußeren Zonen ist eine Bündelbildung angedeutet. Die Bündel verdichten sich in der Glaskörperhülle zur Membrana hyaloidea plicata. Von ihr ziehen Einzelfibrillen durch den postlenticulären Raum zur Hinterfläche der Linsenkapsel und verschmelzen mit ihr.Die Dicke der Einzelfibrillen beträgt 60–200 Å. Eine Querstruktur ist in Form einer periodischen kontrastreicheren Anschwellung der Fibrillen angedeutet; die Länge einer Strukturperiode schwankt um einen Mittelwert von 200 Å.Die vergleichende elektronenmikroskopische Untersuchung der Dünnschnitte von Glaskörper-, Zonula- und Kollagenfibrillen des Rinderbulbus ergibt eine weitgehende morphologische Ähnlichkeit zwischen Glaskörper- und Zonulafibrillen, während zum Kollagen keinerlei Beziehungen bestehen. Daraus wird der Schluß gezogen, daß die Zonulafibrillen durch funktionelle Beanspruchung modifizierte Glaskörperfibrillen sind; beide entstammen dem Ektoderm.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Fibrillogenese in der Haut menschlicher Embryonen

Zusammenfassung Hautstücke aus der Rückengegend von zwei menschlichen Embryonen mit einer Scheitel-Steißlänge von 62 und 128 mm (Mens II und V) wurden elektronenmikroskopisch untersucht.Das subepidermale Bindegewebe des jüngeren Embryos enthält Fibroblasten mit einem oder mehreren Fortsätzen, zwischen denen einzelne Fibrillen oder kleine Fibrillenbündel liegen. Das endoplasmatische Retikulum dieser Elemente ist stark ausgeprägt. Sein Hohlraumsystem hat in den einzelnen Zellen einen verschiedenen Füllungsgrad. Die Membranen liegen entweder dicht zusammen oder sind mehr oder weniger auseinandergedrängt. Auf diese Weise können große Zisternen mit granulärem Inhalt entstehen. Den Membranen sitzen 80–100 Å und 160 Å dicke Granula auf. Außerdem werden Vesiculae von 150–400 Å Durchmesser an den Membranen beobachtet. Frei im Cytoplasma liegen zahlreiche Vesiculae mit Durchmessern bis zu 6000 Å. Die Dicke der Fibrillen variiert nur wenig; sie beträgt durchschnittlich 200 Å, die Perioden sind 300–400 Å lang.Die Fibroblasten in der Haut eines 5 Monate alten Embryos sind den Fibroblasten des jüngeren Embryos sehr ähnlich, doch ist hier die Zahl der vesikulären Strukturen geringer. Im Interzellularraum verlaufen nunmehr Fasern aus 100 und mehr Fibrillen. Die durchschnittliche Fibrillendicke beträgt 300 Å; die Perioden sind 400–500 Å lang.Das endoplasmatische Retikulum in den Fibroblasten wird für die Kollagensynthese verantwortlich gemacht, die man sich folgendermaßen vorstellen kann : Der Fibroblast liefert wahrscheinlich das Kollagen in Form des monomeren Tropokollagenmoleküls. Dieses Material sammelt sich in den Zisternen an und wird dann nach außen abgegeben. Extrazellulär bauen sich aus diesen Vorstufen Fibrillen auf. Aus diesem Grunde lassen sich Fibrillen auch nur extrazellulär elektronenmikroskopisch nachweisen. Die Zellmembran scheint eine Rolle bei der Ausrichtung der Fibrillenbündel zu spielen. Die vesikulären Strukturen der Fibroblasten werden mit der Mukopolysaccharidsynthese in Zusammenhang gebracht, deren Bedeutung für die Fibrillogenese diskutiert wird.Im Coriumbereich menschlicher Embryonen kommen noch zwei andere Zelltypen vor, die für undifferenzierte Mesenchymzellen und Histiozyten gehalten werden.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Die Ergebnisse elektronenmikroskopischer Untersuchungen an somatischen Chromosomen des Menschen

Zusammenfassung Die Ergebnisse elektronenmikroskopischer Untersuchungen an somatischen Chromosomen werden zusammenfassend dargestellt und diskutiert. Es scheint kein Zweifel zu bestehen, daß das wesentliche Bauelement der Chromosomen Fibrillen sind, die als Elementarfibrillen bezeichnet werden. Die Elementarfibrillen haben einen Durchmesser von 100–150 Å in sofort fixiertem Material und 150–300 Å in Material, das vor der Fixierung einer hypotonen Behandlung ausgesetzt worden war. Dies gilt sowohl für Schnittpräparate wie für mit verschiedenen Techniken gewonnene Totalpräparate. Die Elementarfibrille entspricht dem DNS-Histon-Komplex, sie besteht wahrscheinlich aus einer in Falten gelegten feinen Fibrille von 20 Å Dicke (vermutlich ein DNS-Doppelschraubenmolekül) mit einer Histonhülle. Wie viele Elementarfibrillen ein Chromatid aufbauen, ist nicht sicher anzugeben, doch spricht nichts gegen die Annahme, daß ein Chromatid aus einer einzigen durchgehenden, in mehr oder weniger unregelmäßige Falten gelegten Elementarfibrille, und damit aus einem DNS-Molekül besteht. Menschliche Chromosomen lassen keine Subchromatidstrukturen erkennen.

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The results of electron microscopy on somatic chromosomes of man

Summary The results of electron microscopic studies on somatic chromosomes are reviewed and discussed. There seems to be no doubt that the main structural components of the chromosomes are fibrils; these are termed elementary fibrils. The diameter of these elementary fibrils is 100–150 Å in immediately-fixed material and 150–300 Å in material which before fixing has been subjected to hypotonic treatment. This applies equally to section preparations and to total preparations obtained using various techniques. The elementary fibril corresponds to the DNA-histone complex and is probably composed of a fine, multifolded fibril 20 Å thick, presumably a DNA double-helix molecule, possessing a histone sheath. It cannot be stated with certainty how many elementary fibrils form a chromatid, but nothing contradicts the assumption that a chromatid is formed of a single, continuous, irregularly-folded elementary fibril, i.e. of one DNA molecule. No subchromatids can be detected in human chromosomes.

     

Das Abblühen vonFuchsia globosa

Zusammenfassung Der Abschluß des Blühens erfolgt beiFuchsia globosa und vermutlich auch bei den übrigen Fuchsien in der Weise, daß sich parallel mit der Bestäubung und dem Verwelken der Narbe, jedoch unabhängig von diesen Vorgängen, zentrifugal und wahrscheinlich sekundär eine Trennungsschicht zwischen Fruchtknoten und Hypanthium bildet. Eine Zellage dieser Schicht wächst ebenfalls zentrifugal zu Schlauchzellen aus und stößt die Blütenröhre schließlich vom Fruchtknoten ab. Die gleiche Schicht, die eine Trennung dieser Organe bewirkt, funktioniert dann beim Fruchtknoten auf der freigelegten Fläche als Schutz gegen außen. Nach einer Buhezeit beginnt die Fruchtbildung.     

Quantitative histochemische Untersuchungen über die säurefeste Anfärbung des Spermienkopfes

Zusammenfassung Die bei der sog. säurefesten Färbung im Spermienkopf enthaltene Kristallviolettmenge kann quantitativ mit cytophotometrischen Methoden bestimmt werden. Eine Fixierung mit abs. Alkohol und Färbung bei pH 7,5 ergab eine für quantitative Zwecke optimale Anfärbung. Die gebundene Kristallviolettmenge ist der DNS-Menge des Spermiums proportional. Es wird vermutet, daß die säurefeste Färbung auf einer Bindung des Kristallvioletts an die Phosphatgruppen der Nukleinsäuren beruht und daß die spezielle Anordnung der Nukleoproteine im Spermium eine wesentliche Rolle spielt.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungs- Gemeinschaft.Stipendiat der Alexander v. Humboldt-Stiftung, 1962.     

Delta-Cytomembranen und lamelläre Cytosomen

Zusammenfassung Im Epithel der Kiemenbüschel von Axolotl (Amblystoma mexicanum) findet sich ein besonderer Typ von cytoplasmatischen Membranen, den wir mit -Cytomembran bezeichnen. -Cytomembranen sind schichtweise in Schleifen oder Spiralen angeordnet und bestehen aus einer 30–45 Å dicken osmiophilen Schicht mit einem 60 Å breiten intermembranösen Intervall. Die -Cytomembranen differenzieren sich im perinucleären Bereich des Cytoplasmas aus einer homogenen, elektronendichten Substanz und stellen die Vorstufen der lamellären Cytosomen dar. Die -Cytomembranen und die lamellären Cytosomen sind aus einem Kohlenhydrat-Protein-Komplex mit möglicher Bindung an Phospholipoide zusammengesetzt. Wir glauben, daß diese besondere Gruppe von submikroskopischen Strukturen wichtige Funktionen für die Synthese der Mucopolysaccharide im allgemeinen und für die Schleimsekretion im speziellen hat.Stipendiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Studien über die Ursachen der Frostresistenz

Schlußbemerkung und Zusammenfassung Die Untersuchungen der Thermik an Blättern um den Gefrierpunkt haben also ergeben, daß die Vorstellung von einer Initialenbildung der Eiskristallisation im Interzellularsystem zu Recht besteht, denn nur turgeszente oder gewelkte Blätter sind unterkühlbar, infiltrierte Blätter dagegen nicht. Damit besteht durchaus die Möglichkeit, daß dem Unterkühlungseffekt für die Resistenz der Blätter, insbesondere gegen Früh- und Spätfröste, Bedeutung zukommt. Ferner hat sich gezeigt, daß selbst in einem so flächenhaften Gebilde wie es ein Blatt mit einer Dicke von etwa 0,3 mm darstellt, die Heterogenität durch die luftgefüllten Interzellularen sich im Temperaturausgleich in der Umgebung experimentell deutlich erkennen läßt, besonders im Vergleich mit der Thermik flächenhaft ausgebreiteter Flüssigkeiten oder Gele, die für den Wärmeaustausch praktisch homogen erscheinen.Mit 9 farbigen Textabbildungen.     

Die Feinstruktur des Dünndarmepithels während der physiologischen Milchresorption beim jungen Goldhamster

Zusammenfassung Im Dünndarmepithel werden helle und dichte Saumzellen und sezernierende Zellen unterschieden. Die dichten Saumzellen entsprechen lichtmikroskopisch dunklen Zellen. Aus ihrer Feinstruktur wird geschlossen, daß es sich um die Stammzellen der hellen Saumzellen handeln kann.Auf den Microvilli der hellen Saumzellen wird eine Decksubstanz gefunden, die als Sekret der Becherzellen gedeutet wird. Sie dürfte nicht nur als Schutzschicht, sondern auch als Fermentträger für die durchtretenden Milchbestandteile von Bedeutung sein.Bei der Deutung des Resorptionsablaufes wurden die Milchfetttröpfchen im Darmlumen berücksichtigt. Sie können im Darmlumen zu kleinsten Partikeln abgebaut werden. Zwischen den Microvilli werden nur sehr selten kontrastreiche größere Partikel (Lipidtropfen) gefunden, nicht jedoch im angrenzenden Schlußleistennetz. Aus den Befunden wird geschlossen, daß Milchfetttröpfchen zu elektronenmikroskopisch nicht mehr sichtbaren Partikeln abgebaut werden können, die als solche resorbiert werden. Andererseits deuten die Befunde darauf hin, daß größere Partikel durch Pinocytose an der apicalen Zellmembran aufgenommen werden. Den morphologischen Befunden können chemisch unterschiedliche Abbaustufen der Milchfetttröpfchen zugrunde liegen. Die intrazelluläre und interzelluläre Verteilung des resorbierten Milchfettes ist ähnlich wie bei Resorption reiner Fette nach experimenteller Fütterung. Kontrastreiche Tröpfchen (Lipid) werden auch in der perinucleären Zysterne und in den Zellkernen gefunden.Im Gegensatz zur Resorption reiner Fette findet man nach Milchresorption in den intrazellulären Bläschen außer den kontrastreichen Lipidtröpfchen noch kontrastarme Substanzen und kleine Vesikeln sowie verschiedenartige Einschlüsse. Dieser Unterschied gegenüber der reinen Fettresorption wird auf die Resorption von Kohlenhydraten und Eiweißen der Milch zurückgeführt.Die Feinstruktur der hellen Saumzellen im Darm des Goldhamsters entspricht im wesentlichen jener der entsprechenden Zellen im Darm von Ratte und Maus.In hellen Saumzellen ohne Lipidtröpfchen werden verschiedenartige Cytosomen beobachtet.Die Feinstruktur von sezernierenden Zellen wird kurz beschrieben.Höhe, Durchmesser, Oberfläche und Anzahl der Microvilli und der Flächenzuwachsfaktor für die apicale Zellmembran werden gemessen und berechnet.Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Medizin. Der Medizinischen Akademie in Düsseldorf vorgelegt. — Arbeit unter Leitung von Priv.-Doz. Dr. Lindner.     

Beiträge zur Entwicklungsgeschichte des sporogenen Gewebes der Gramineen und Cyperaceen. I.Zea mays

Zusammenfassung Auf Grund einer besonderen Zellteilngsfolge, die als mechanisch bedingt zu verstehen ist, ordnen sich die sporogenen Zellen beiZea mays so an, daß sie im Loculusquerschnitt wie die Sektoren eines Kreises um den Mittelpunkt herum liegen. Bei den folgenden Zellteilungen steht die Längsachse der Spindel den räumlichen Gegebenheiten entsprechend immer parallel, nie senkrecht, zur Antherenwand. Es erfolgen also keine Teilungen mehr in radialer Richtung, was im Zusammenwirken mit der Einstellung des Zellwachstums in antikliner Richtung bewirkt, daß die sporogenen Zellen im Zentrum des Antherenfaches auseinanderweichen und schließlich einen Hohlraum bilden.Die Pollenmutterzellen kleiden in einer Lage den Pollensack aus. Ihre Form ist ± stumpf-keilförmig, langgestreckt und die Längen ihrer drei Achsen verhalten sich ungefähr wie 321. Die längste Achse der Pollenmutterzellen und damit auch die Längsachse der Spindel der I. meiotischen Teilung steht immer parallel zur Antherenwand.Die Spindelanordnung der II. meiotischen Teilung erfolgt ebenfalls entsprechend den Raumverhältnissen. Die Spindeln stehen immer parallel zueinander, zur ersten Scheidewand und zur Antherenwand. Diese Art und Weise der Teilung führt dazu, daß die vier Zellen einer Tetrade sich in einer Ebene befinden und dem Tapetum anliegen. Auch nach der Isolierung der Mikrosporen wird diese Lage beibehalten.Die Auswirkung mechanischer Gesetzmäßigkeiten bei der Entwicklung des sporogenen Gewebes vonZea mays ist so stark, daß möglicherweise noch vorhandene andere Faktoren nur eine untergeordnete Rolle spielen.An dieser Stelle möchte ich Frau R.Wunderlich meinen besonderen Dank für mannigfache Beratung aussprechen.     

Ein Beitrag zur Kenntnis der Feinstruktur von Chloroplastenlamellen

Zusammenfassung Es wurden die Grana- und Stromalamellen von Tabak- und Sojabohnenchloroplasten nach Fixierung mit Kaliumpermanganat elektronenmikroskopisch untersucht. Die Stromalamellen bestehen aus einer einzigen Lage kugelähnlicher Untereinheiten. Die Granalamellen enthalten zwei Lagen solcher kugelähnlichen Bauelemente, deren Radius etwa 45 Å groß ist. Eine Überschlagsrechnung zur Ermittlung des maximalen Teilchengewichtes und ihr Vergleich mit einem tatsächlich gefundenen Teilchengewicht machen es wahrscheinlich, daß Partikeln solcher Größe in den Lamellen enthalten sein können. Die Untereinheiten enthalten Protein und Lipide. Das Fehlen einer geschlossenen, elektronenmikroskopisch dunklen Randzone und das elektrophoretische Verhalten von Lamellenfragmenten deuten an, daß Proteinanteile bei den Untereinheiten wie auch bei den aus ihnen aufgebauten Lamellen einen Teil der Oberfläche ausmachen. Die Verteilung der Lipide in den Bauelementen wird diskutiert.

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Summary The lamellae within the grana and within the stroma of tobacco chloroplasts and soybean chloroplasts were examinated in the electron microscope after fixation with potassium-permanganate. The stroma lamellae consist of one row of spheroidal subunits. The grana lamellae contain two chains of spheroidal subunits, the radius of which is about 45 Å. A rough estimate of the upper limit of the particle weight compared with a determined one makes it plausible that particles of such a size could exist in the lamellae. The subunits contain protein and lipid; the nonexistance of an unbroken dark rim compared with the electrophoretical behaviour of lamellae fragments indicates the presence of protein within the surface of these subunits and in the superficies of the lamellae. The distribution of lipids in the subunits is discussed.

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Um bessere Bilder mit höherer Auflösung und geringerer Objektverschmutzung zu erhalten, erlaubte mir die Firma Siemens u. Halske, Berlin, auf meine Bitte hin die Benutzung des Elmiskop IA. Mein großer Dank gilt besonders Frau Dr. C. Weichan für die gute Zusammenarbeit und für die Aufnahme der hier wiedergegebenen Bilder.     

Zur Frage der Wirkungsweise einer radonhaltigen Atmosphäre auf embryonale Stadien von Drosophila melanogaster

Zusammenfassung Als Beitrag zur Untersuchung des biologischen Wirkungsmechanismus von Radon und seinen Folgeprodukten wurden Drosophilaeier in einer geeigneten Versuchsanordnung einer mit Radon angereicherten Atmosphäre ausgesetzt. Die Beteiligung des in der umgebenden Luft enthaltenen Radons, des in die Eier hineindiffundierten Radons sowie der auf der Unterlage und den Eiern abgelagerten Folgeprodukte bei der Strahlenwirkung wird analysiert und die davon herrührenden Dosen formelmäßig angegeben. Es ergab sich, daß die Reduzierung der Schlüpfrate der Eier in erster Linie auf die -Strahlung der auf den Eiern und der Unterlage abgelagerten Folgeprodukte des Radons zurückzuführen ist. Die experimentell gefundenen Dosiseffektkurven für die Schlüpfratenerniedrigung ergaben in halblogarithmischem Maßstab Geraden, wobei die durchschnittliche Streuung der Meßpunkte bei den Sehlüpfraten-Dosiskurven (8%) wesentlich geringer war, als bei den Schlüpfraten-Radonkonzentrationskurven (15%). Die größere Abweichung bei den Schlüpfraten-Radonkonzentrationskurven wird auf die mangelnde Proportionalität zwischen Radonkonzentration und Menge der abgelagerten Folgeprodukte zurückgeführt.     

Ricerche sullo stroma fibrillare delle colture in vitro esaminato a fresco a mezzo del campo oscuro

Zusammenfassung Durch Beobachtung im Dunkelfeld des Gerüstes der Kulturen verschiedener Gewebe (nach Verdauung der Zellen und des Kulturnährbodens mit alkalischer Pankreatinlösung) wurde festgestellt, daß das faserige Gerüst aus unabhängigen Elementarfibrillen vom submikronischen Durchmesser besteht. Bei den Kulturen kommt also eine eigentliche Gitteranordnung der Kollagensubstanz niemals vor.Die erste Anlage der Kollagenfibrillen besteht aus einem Faden von bestimmbarer Länge (10–15 ), welcher alle Eigenschaften der Kollagensubstanz besitzt. Dieser Faden wächst später in seiner Länge bis auf einen unbestimmbaren Wert sowie in seiner Dicke, jedoch ohne die Dicke, die die Elementarfibrillen der gereiften Bindegewebe zeigen, erreichen zu können; dieser Reifungsprozeß besteht in einer Intussuszeption und niemals in einer Verschmelzung verschiedener dünner Fibrillen zu dickeren Einheiten.Die Elementarfibrillen sind so angeordnet, daß sie bald Bündel, bald Fasern, bald geflechtartige Maschen bilden: diese letztere können mit der Silbermethode ein echtes Gitter täuschend nachahmen.Die bündel- oder geflechtartige Anordnung ist unabhängig vom Stadium des Wachstums der Fibrillen, so daß die geflechtartige Anordnung nicht als eine der Bündelbildung vorhergehende Phase betrachtet werden kann. Gegen die Theorie des Präkollagens spricht sich der Verfasser aus.Auf Grund der Analyse der optischen, mechanischen und strukturellen Eigenschaften des Kulturengerüstes ist bestätigt worden, was schon von anderen Verfassern behauptet wurde, und zwar daß das Gerüst der Kulturen keinen hauptsächlichen Unterschied mit dem echtsn Kollagen zeigt.     

Phospholipidgranula im verhornenden Oesophagusepithel

Zusammenfassung Im Epithel des Meerschweinchenoesophagus fanden wir mit Ausnahme des Stratum corneum in jeder Schicht 0,1–0,3 große, lamellär-strukturierte Granula. Die Granula werden meistens von einer Membran (unit-membrane) umgeben, die ein lamelläres System in sich einschließt, das eine Periodizität von 60–70 Å aufweist und aus dunklen und hellen Lamellen besteht. Unsere Annahme, daß die Granula Phospholipide enthalten, wird durch die Beobachtung unterstützt, daß die Lokalisation der lichtmikroskopisch durchgeführten Baker-Reaktion vollkommen mit der Verteilung der lamellären Granula im elektronenmikroskopischen Bild übereinstimmt. Nach Pyridinextraktion ist die Baker-Reaktion negativ, während im elektronenmikroskopischen Material an Stelle der Granula nur Vakuolen zu finden sind.Die Granula erscheinen im Stratum germinativum meistens in Verbindung mit dem Golgiapparat und entleeren sich in Höhe des Stratum granulosum in den interzellulären Raum. Zwischen den Lamellen des Stratum corneum ist das Material der Granula als eine homogene, dunkle, amorphe Deckschicht vorhanden. Ihre Aufgabe besteht wahrscheinlich in der Steigerung der Resistenz der Hornschicht.

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Summary Lamellated granules of 0,1 to 0,3 in diameter are consistently found in all strata of the keratinizing epithelium of the guinea pig oesophagus. The granules are surrounded by a single membrane (unit membrane) and contain a lamellated system consisting of dark and light bands showing a periodicity of 60 to 70 Å. The supposed phospholipid nature of the granules was supported by the positive Baker-reaction at the light microscope level. The distribution of the Baker-positive substance was identical with that of the lamellated granules at the electron micrograph. After extraction with pyridin, the Baker-reaction turned out to be negative while on the electron micrographs the substance of the lamellated granules was lost.The granules first appear near the Golgi region of the stratum germinativum and are emptied into the extra-cellular space at the level of the stratum granulosum. The substance of the granules, after having lost their lamellated structure, remains between the keratinized layers as a homogenous, dense material. Its function probably consists in increasing the resistance of the cornified layer against chemical agents.

     

Beiträge zur Morphologie der peripheren Nervenfaser

Zusammenfassung Das Vorkommen von bisher unbekannten, stets bilateral-symmetrisch angeordneten Verstärkungsleisten der Schwannschen Scheide (= äußere Leisten) und des Axolemms (=innere Leisten) peripherer markhaltiger Nervenfasern des erwachsenen Schäferhundes wird an Hand von Serienquer- und Serienlängsschnitten beschrieben. Die Lage dieser Gebilde zueinander kann dadurch charakterisiert werden, daß jede gedachte Verbindungslinie zwischen Fasermittelpunkt und Zentrum eines jeden äußeren Leistenquerschnitts die Achsenzylindermembran stets ungefähr in der Mitte des Abstandes zwischen je 2 benachbarten inneren Leisten schneidet. Diese Leisten treten bis zu einer Höchstzahl von 6 pro vorerwähnte Hülle auf, das Minimum scheint 2 zu betragen. Die Anzahl der jeweils vorhandenen inneren Leisten ist stets gleich der Anzahl der äußeren. Ihr Vorkommen bedeutet zugleich einen Beweis für die engen Beziehungen zwischen Schwannscher Scheide und Axolemm im Sinne Theodor Boveris (1885).Der einwandfreie Beweis für die reale Existenz einer zarten, mit dem Lichtmikroskop deutlich sichtbaren, Achsenzylinderhülle konnte am fixierten und gefärbten Präparat erstmalig erbracht werden. Ihre Stärke beträgt schätzungsweise etwa die Hälfte bis ein Drittel der Dicke der Schwannschen Scheide.Da sich diese an den Ranvierschen Schnürringen von der Außenseite des Markes auf dessen Innenseite umschlägt und somit das Axolemm bildet (Boveri, 1885; Tafel I, Abb. 2–3), wird erneut vorgeschlagen, die erstere als äueres und das letztere als inneres Neurolemm zu bezeichnen und die jeweils zugehörigen, meist plasmahaltigen Leisten entsprechend zu benennen.Wahrscheinlich besitzen die neuentdeckten Gebilde unter anderem die Aufgabe, die Faser zu verstärken und zu stützen und ihr dadurch besseren Halt zu verleihen.Außerdem spricht vieles dafür, daß die Leisten bei der Funktion der Faser eine, wenn auch vorerst noch unbekannte, Rolle spielen. Ihre regelmäßige, bilateral-symmetrische Anordnung ist vielleicht ebenfalls so zu erklären.