Cyclic photophosphorylation by chromatophores of the facultative phototroph,Rhodopseudomonas capsulata

Summary Cyclic photophosphorylation catalyzed by chromatophores derived from the facultative phototroph, Rhodopseudomonas capsulata was investigated. In the absence of an external electron donor such as succinate, cyclic photophosphorylation is strongly inhibited by O₂. Maximal phosphorylation rates are obtained in the presence of molecular hydrogen. Cytochrome c and bovine serum albumin have no significant effects on the reaction. However, dichlorophenolindophenol and phenazonium methosulfate are inhibitory to cyclic photophosphorylation. Cyclic photophosphorylation is sensitive to antimycin A, but highly resistant to heptylhydroxy-quinoline-N-oxide. Neither phenazonium methosulfate, nor dichlorophenolindophenol or tetramethyl-p-phenylenediamine can effect antimycin-insensitive cyclic photophosphorylation. Oligomycin strongly inhibits the phosphorylation. Overreduction caused by the ascorbate-dichlorophenolindophenol couple results in strong inhibition of phosphorylation. Addition of fumarate decreases the inhibition caused by overreduction. However, the fumarate mediated phosphorylation is nearly completely inhibited by antimycin A. Atebrine is a strong inhibitor for cyclic photophosphorylation, whereas dinitrophenol is only a weak inhibitor.

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Zusammenfassung Die durch Chromatophoren aus dem fakultativ phototrophen Rhodopseudomonas capsulata katalysierte cyclische Photophosphorylierung wurde untersucht. In der Abwesenheit eines zusätzlichen Elektronendonators wie Succinat wird die cyclische Photophosphorylierung durch O₂ stark gehemmt. Maximale Phosphorylierungsraten werden unter H₂-Atmosphäre erzielt. Cytochrom c und Rinderserumalbumin haben keinen deutlichen Effekt auf die Reaktion. Demgegenüber haben Dichlorphenolindophenol und Phenazinmethosulfat eine hemmende Wirkung auf die cyclische Photophosphorylierung. Die cyclische Photophosphorylierung wird durch Antimycin A stark gehemmt, ist aber gegenüber Heptyl-hydroxy-chinolin-N-oxyd auffallend resistent. Weder Phenazinmethosulfat noch Dichlorphenolindophenol oder Tetramethyl-p-phenylendiamin bewirken eine antimycin-resistente Phosphorylierung. Oligomycin hemmt die Photophosphorylierung stark. Eine durch Ascorbat-Dichlorphenolindophenol verursachte Überreduktion wirkt sich stark hemmend auf die Phosphorylierung aus. In Gegenwart von Fumarat ist die durch Überreduktion bedingte Hemmung stark verringert. Diese vom Fumarat abhängige Photophosphorylierung wird jedoch durch Antimycin A beinahe vollständig gehemmt. Atebrin ist ein starker Hemmstoff für die cyclische Photophosphorylierung. Demgegenüber ist die durch Dinitrophenol bewirkte Hemmung der cyclischen Photophosphorylierung gering.

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Abbreviations ADP adenosine diphosphate - ATP adenosine triphosphate - BChl bacteriochlorophyll - DNP 2,4-dinitrophenol - DCPIP dichlorophenolindophenol - FAD flavinadenine dinucleotide - FMN flavin mononucleotide - G-6-P glucose-6-phosphate - HOQNO heptylhydroxy-quinoline-N-oxide - NAD(P) nicotinamid-adenine-dinucleotide (phosphate) - PMS phenazonium methosulfate - Rh. Rhodospirillum - Rhps. Rhodopseudomonas - TMPD tetramethyl-p-phenylenediamine     

Glutamatdehydrogenase im photosynthetischen Bakterium Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Glutamatdehydrogenase wurde aus Rhodospirillum rubrum durch Fällung mit Ammoniumsulfat und Chromatographie an DEAE-Cellulose 35 fach angereichert. Das Enzym ist spezifisch auf NAD als Wasserstoffdonator/acceptor und -Ketoglutarat bzw. Glutamat. Hg-Ionen blockieren die Reaktion in beiden Richtungen; Nitrit- und Nitrationen hemmen in höheren Konzentrationen. Die Abbaurate wird durch die Anwesenheit von ATP verringert. Die Stickstoffquelle des Nährmediums wirkt sich nur wenig auf die Ausbildung des Enzyms in den Zellen aus, dagegen wird durch Produkthemmung im natürlichen Milieu bei Wachstum auf Malat und NH₄ ⁺ der Glutamatabbau praktisch unterdrückt.

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Glutamate dehydrogenase from the photosynthetic bacterium Rhodospirillum rubrum

Summary Glutamate dehydrogenase from Rhodospirillum rubrum was purified 35 fold by ammonium sulfate precipitation and chromatography on DEAE-cellulose. The enzyme is specific for NAD as hydrogen donor/acceptor and -ketoglutarate and glutamate for the synthesis, respectively the degradation of the amino acid. Hg²⁺ ions completely inhibit both synthesis and degradation; a weaker inhibition can be shown by addition of various inorganic nitrogen compounds. The rate of the glutamate degradation is reduced by ATP. The nitrogen source of the culture medium is without effect on the formation of the glutamate dehydrogenase, however, under growth conditions in a malate-NH₄ ⁺-solution the glutamate degradation is almost completely suppressed by product inhibition.

     

Synthese von Speicherstoffen aus Pyruvat durch Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Pyruvat kann durch belichtete Zellen von R. rubrum assimiliert und zur Synthese verschiedener Zellbestandteile verwendet werden. Ist das Angebot an Substrat und Lichtenergie groß genug, so wird ein Teil der Brenztraubensäure in Speicherstoffe eingebaut. Suspension der Zellen in Phosphat-puffer und Inkubation unter Wasserstoff stimuliert die Bildung des Speicherstoffes Poly--Hydroxybuttersäure. Die Synthese eines ebenfalls als Speicherstoff in R. rubrum bekannten Polysaccharids konnte vor allem bei großem Substratüberfluß und Inkubation unter Stickstoff beobachtet werden; es wurde jedoch auch unter optimalen Bedingungen nur ein geringer Anteil der total aufgenommenen Brenztraubensäure zur Synthese dieses Speicherpolysaccharids verwendet.

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Synthesis of storage material from pyruvate by Rhodospirillum rubrum

Summary Illuminated cells of R. rubrum assimilate pyruvate and use it for the ynthesis of different cell components. A sufficient supply of substrate and light energy provided, part of the pyruvate is built into storage products. If the cells are suspended in phosphate buffer and kept under an atmosphere of molecular hydrogen the formation of the -hydroxybutyrate polymer is stimulated. An excess of substrate and incubation under molecular nitrogen leads to the synthesis ofa polysaccharide, also known as storage product in R. rubrum; but even under optimal conditions only a small part of the pyruvate is used for the synthesis of this storage polysaccharide.

     

Ein neues Bacteriochlorophyll aus Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Rhodospirillum rubrum und Rhodopseudomonas palustris enthalten ein Bacteriochlorophyll, das mit Farnesol statt mit Phytol veretert ist. Das neue Bacteriochlorophyll (Bchl a_F) läßt sich vom bekannten Bacteriochlorophyll a (Bchl a_P) durch ¹H-NMR-Spektroskopie unterscheiden sowie durch Dünnschichtchromatographie der entsprechenden Phäophytine an mit Silbernitrat imprägniertem Kieselgel. Die Chromophore von Bchl a_F und Bchl a_P sind auch bezüglich ihrer Stereochemie identisch.

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A new bacteriochlorophyll from Rhodospirillum rubrum

Summary Rhodospirillum rubrum and Rhodopseudomonas palustris contain a bacteriochlorophyll which is a farnesyl rather than a phytyl ester. The new bacteriochlorophyll (Bchl a_F) can be distinguished from the well known bacteriochlorophyll a (Bchl a_P) by ¹H-n.m.r. spectroscopy and by t.l.c. of the corresponding pheophytins on silver nitrate impregnated silica gel. The chromophores of Bchl a_P and Bchl a_F are identical in structure and stereochemistry.

     

Veränderungen des intracytoplasmatischen Membransystems (Thylakoide) von Rhodospirillum rubrum unter Stickstoff-Limitierung

Zusammenfassung Ruhende Zellen von Rhodospirillum rubrum formten in Gegenwart von Substrat nach 1–4 Tagen ihre intracytoplasmatischen Vesikel zu Schläuchen und unregelmäßigen Membran-Aggregaten um. Die Veränderungen traten anaerob und aerob im Licht sowie in aerober Dunkelkultur auf und waren von der Art des Substrats abhängig. Ohne Substratzugabe waren keine Veränderungen im intracytoplasmatischen Membransystem zu beobachten. Auch bei einer völligen Umgestaltung der Thylakoidvesikel blieb der Bacteriochlorophyllgehalt der Zellen nahezu konstant. Da in denselben Zellen sich Speicherstoffe anhäuften, kann angenommen werden, daß die ATP-Bildung nicht limitierend war. Die Rate der anaeroben Photophosphorylierung und die O₂-Aufnahme im Dunkeln verringerten sich jedoch. Auch die Zahl der vermehrungsfähigen Bakterien nahm ab.Es wird diskutiert, ob die Veränderungen der intracytoplasmatischen Membranvesikel nur eine Desintegration der Membranen beim Absterben der Bakterien sind oder ob sie als eine vom Stoffwechsel der Zelle kontrollierte Morphogenese ablaufen.

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Changes in the intracytoplasmic membrane system (thylakoids) of Rhodospirillum rubrum under nitrogen limitation

Summary In resting cells of Rhodospirillum rubrum under N-limitation in presence of a substrate the intracytoplasmic vesicles were transformed within 1 to 4 days into tubes and irregular membrane aggregates. The changes were observed either in the light under aerobic and anaerobic conditions or in the dark under aerobic conditions. They were dependent on the substrate supplied. Without substrate no changes in the intracytoplasmic membrane system occurred. Even after a complete morphological change of the thylakoid vesicles the bacteriochlorophyll content of the cells remained nearly constant. It can be assumed that the ATP production was not limiting, because in the same cells storage material accumulated. On the other hand, however, the rate of the anaerobic photophosphorylation, the O₂-consumption in the dark, and the number of viable cells in the culture decreased.It is discussed, whether the variations of the intracytoplasmic membrane vesicles are only a disintegration of the membranes during death of the bacteria or whether they occur as a morphogenesis which is controlled by the metabolism of the cell.

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Abkürzungen BChl Bacteriochlorophyll - CM Cytoplasmamembran - ICM intracytoplasmatische Membranen     

Der Einfluß des Sauerstoffpartialdruckes und der Antibiotica Actinomycin und Puromycin auf das Wachstum,die Synthese von Bacteriochlorophyll und die Thylakoidmorphogenese in Dunkelkulturen von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Die Wachstumsrate (1/p; p = Proteinverdopplungszeit) von Rhodospirillum rubrum in aeroben Dunkelkulturen ist vom Sauerstoffpartialdruck abhängig. Das Optimum liegt bei 3–5 mm Hg [O₂]. Steigt die O₂-Konzentration auf 150 mm Hg [O₂] an, so vermindert sich die Wachstumsrate langsam um etwa 10%. Unterhalb 2 mm Hg fällt sie dagegen steil nach 0 ab. Die Ausbildung des gesamten Systems der Photophosphorylierung (Thylakoide, Chromatophoren) ist ein lichtunabhängiger, aber vom Sauerstoffpartialdruck direkt abhängiger Prozeß. Die Morphogenese wird induziert, wenn der Sauerstoffpartialdruck auf etwa 20 mm Hg erniedrigt wird. Das Optimum der Bacteriochlorophyll-bildung unter aeroben Dunkelbedingungen liegt bei etwa 2 mm Hg [O₂]. Die Pigmentsynthese kann durch Veränderung der Sauerstoffkonzentration induziert werden, ohne die Wachstumsgeschwindigkeit in der logarithmischen Wachstumsphase zu verändern. Eine Änderung der Wachstumsrate führt zu einer relativen Verschiebung der Syntheseraten für DNS, RNS und Protein.

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Summary The growth rate (1/p; p = time for protein doubling) of Rhodospirillum rubrum in aerobic dark cultures is dependent from the oxygen partial pressure. The optimum of growth is achieved at an oxygen partial pressure of 3 to 5 mm Hg. At 150 mm Hg [O₂] the growth rate will be reduced to 90% of the optimal rate. After lowering the oxygen partial pressure below 2 mm Hg the growth rate is dropped very strongly.The morphogenesis of the thylakoid-or chromatophore—membranes and the biosynthesis of bacteriochlorophyll are light independent processes. The morphogenesis is started by lowering the oxygen partial pressure. The optimum of bacteriochlorophyll synthesis in dark cultures is near the oxygen concentration of 2 mm Hg. It is possible to induce the pigment synthesis by lowering the oxygen partial pressure without changing the growth rate. But a change of the growth rate implies a change of the quotient protein/RNS and RNS/DNS. After induction of bacteriochorophyll synthesis early proteins are synthesized which are needed for the last part of the Mg-way of tetrapyrrol synthesis.

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Im Text verwendete Abkürzungen B.-Chlorophyll Bacteriochlorophyll - DNS Desoxyribonucleinsäure - RNS Ribonucleinsäure - ATP Adenosintriphosphat     

The lipopolysaccharides of Rhodospirillum rubrum,Rhodospirillum molischianum,and Rhodopila globiformis

The cell wall lipopolysaccharides from three phototrophic species of the alpha₁-group of Proteobacteria, Rhodospirillum rubrum, Rhodospirillum molischianum, and Rhodopila globiformis were isolated and chemically characterized. Sodium deoxycholate polyacrylamide gel electrophoresis patterns revealed that the lipopolysaccharides of all three species possess O-chains. They are composed of repeating units only in R. molischianum and R. globiformis. The presence of l-glycero-d-mannoheptose and 2-keto-3-deoxyoctonate indicated core structures in all three lipopolysaccharides. Glucosamine was found as backbone amino sugar in lipid A of R. molischianum and R. rubrum, while R. globiformis has 2,3-diaminoglucose as backbone amino sugar. The latter species also differed from the two former ones in its content of hydroxy fatty acids (3-OH-14:0, 3-OH-16:0 in R. rubrum and R. molischianum and 3-OH-14:0, 3-OH-18:0 and 3-OH-19:0 (possibly iso- or anteisobranched) in R. globiformis).Abbreviations DOC-PAGE sodium deoxycholate polyacrylamide gel electrophoresis - GC/MS combined gas-liquid chromatography/mass spectrometry - KDO 2-keto-3-deoxyoctonate     

Wirtskreis und Infektionscyclus eines neu isolierten Bdellovibrio bacteriovorus-Stammes

Zusammenfassung Der neu isolierte Stamm W von Bdellovibio bacteriovorus infiziert und lysiert Rhodospirillum rubrum F und alle anderen untersuchten Athiorhodaceae, nicht aber Pseudomonas aeruginosa und Spirillum serpens. Er befällt auch zahlreiche Enterobacteriaceae und von den grampositiven Bakterien Streptococcus faecalis und Lactobacillus plantarum.Nach dem Festheften an der Zellwand wird diese in 3–20 min durchdrungen. In 10–60 min ist Bdellovibrio vollständig in die Zelle eingedrungen und hat sich im Raum zwischen Zellwand und cytoplasmatischer Membran angesiedelt.In 3–5 Std wird der gesamte Zellinhalt bis auf die Membranen aufgelöst. In dieser Phase erfolgt die Vermehrung von Bdellovibrio. In den ghosts sind die Parasiten in lebhafter Bewegung. Die Geißel hat einen Gesamtdurchmesser von 29 m und eine Länge von etwa 3 . Sie ist von einer Geißelscheide umgeben, die in Verbindung zur Zellwand steht. Der Durchmesser der Geißel ohne Scheide beträgt etwa 18 m. Bdellovibrio kann oberhalb eines Sauerstoffpartialdruckes von 4–5 mm Hg infizieren und sich vermehren. Der Titer von Bdellovibrio nimmt bei Aufbewahrung in lysierten Kulturen in 36 Tagen von 10⁸ auf 10¹ pfu (plaque forming units) je ml ab. Bei Aufbewahrung in Nährkultur sinkt der Titer nur auf 10⁴ pfu/ml ab. Die Zahl der Plaques im Verhältnis zum Titer der Impfsuspension von Bdellovibrio schwankt in Abhängigkeit vom Wirtsstamm. Wenn man die Plaque-Bildungsrate bei R. rubrum gleich 1 setzt, beträgt sie bei Serratia marcescens 0,0001, bei Proteus vulgaris 10. Bd. bacteriovorus, Stamm W wächst nicht in synthetischer Nährlösung oder Lysaten. Ein geringes Wachstum ohne Zellteilung findet in Zellextrakten von R. rubrum statt. Der Stamm vermehrt sich jedoch in hitzeinaktiviertem R. rubrum. Die Plaque-Bildungsrate ist unter diesen Bedingungen aber sehr niedrig.In Lysaten treten encystierte Dauerformen von Bdellovibrio bacteriovorus auf.

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The host range and the infectious cycle of a new isolated, on gram-positive and gram-negative bacteria parasiting Bdellovibrio bacteriovorus strain

Summary Rhodospirillum rubrum and all other investigated Athiorhodaceae are infected and lysed by the new isolated strain W of Bdellovibrio bacteriovorus. This strain W parasites on numerous Enterobacteriaceae and the gram-positive bacteria Streptococcus faecalis and Lactobacillus plantarum, but not on Pseudomonas aeruginosa and Spirillum serpens.After attachment of Bdellovibrio to the host, the cell wall is penetrated in 3 to 20 min. In 10 to 60 min Bdellovibrio has completely entered the host cell. He remains in the space between cell wall and cytoplasmic membrane of the host.The host cell is completely lysed within 3 to 5 hours. During this phase the size and cell number of Bdellovibrio are increased and a new flagellum is likely to be formed. In the ghosts of the host cell a strong movement is observed. The single polar flagellum of Bdellovibrio has a diameter of 29 m. The flagellum consists of an inner core ( 18 m) and an outer sheath which is continued into the cell wall. Bdellovibrio is able to grow and to infect only under aerobic or semiaerobic conditions (oxygen partial pressure 4 to 5 mm Hg and more). The titer of Bdellovibrio is gradually decreased from 10⁸ to 10¹ plaque forming units (pfu) per ml, when kept in the lysate for 36 days. In a synthetic medium there is a diminution of 10⁴ pfu/ml only. The plating efficiency is dependent of the host strain. If the plating efficiency of Bdellovibrio with Rhodospirillum rubrum is 1.0, the rate varies from 0.0001 with Serratia marcescens to 10 with Proteus vulgaris. Bdellovibrio bacteriovorus strain W does not grow in a synthetic medium. However, it grows but does not multiply in cell free extracts of Rhodospirillum rubrum. The parasite is also able to infect and lyse heat inactivated R. rubrum. But the plating efficiency in this case is very low.It has been observed that in lysed cells of R. rubrum certain amount of Bdellovibrio is encysted. The morphology and fine structure of these cells is quite different from the normal virulent type.

     

Einfluß der Reservestoffe auf die Bacteriochlorophyllbildung in anaeroben Dunkel- und Lichtkulturen von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Heterotroph aerob im Dunkeln angezogene Kulturen von Rhodospirillum rubrum beginnen sofort nach Umstellung auf Anaerobiose mit der Bacteriochlorophyllbildung.Die Höhe der B.-Chlorophyllbildung ist von der Menge der Reservesubstanzen abhängig.Der B.-Chlorophyllzuwachs ist unabhängig von der Art der Reservesubstanz. Kohlenhydrate (Polysaccharide) sowie Kohlenhydrate und Poly--hydroxybuttersäure bedingen fast den gleichen B.-Chlorophyllzuwachs.Die Rate der B.-Chlorophyllbildung ist in anaerober Dunkelkultur nahezu konstant.Die B.-Chlorophyllbildung wird auch in anaeroben Lichtkulturen gefördert, wenn die ruhenden Zellen vorher Reservesubstanzen gespeichert haben.In den ersten 1–2 Std hat das Licht unter den gewählten Versuchsbedingungen keinen Einfluß auf die B.-Chlorophyllbildung.Nach 1–2 Std setzt eine beschleunigte B.-Chlorophyllbildung ein, die mit dem Wirksamwerden des Systems der Photophosphorylierung zusammenhängt.Kohlenhydrate und Poly--hydroxybuttersäure werden auch anaerob im Licht nach Beginn der Photosynthese bis zu 6 Std abgebaut.

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Summary If dark-aerobically (chemoorganotrophically) grown Rhodospirillum rubrum is transferred to anaerobic light or dark conditions, the synthesis of bacteriochlorophyll starts immediately.The amount of produced bacteriochlorophyll and the duration of production are related to the amount of storage material, but independent from the kind of reserve material.Carbohydrates and carbohydrates plus -polyhydroxybutyric acid give the same yield of bacteriochlorophyll.The rate of bacteriochlorophyll synthesis in anaerobic dark cultures is nearly constant, and the time course of synthesis is linear.During the first 100 min of anaerobic incubation no influence of light is observable. The curve of bacteriochlorophyll synthesis is bent on after two hours incubation in light, but take a straight course in dark cultures.The increase of the rate of biosynthesis in light is caused by the start of photophosphorylation during this time.

     

On the binding of mammalian cytochrome c in NADH- and succinate-cytochrome c-reductase from Rhodospirillum rubrum

Summary The effect of a number of salts on the activity of the particulate NADH-cytochrome c-reductase of Rhodospirillum rubrum was investigated. The enzyme was shown to be inhibited by the presence of these salts. With monovalent anions a relationship between the size of the anion and its capacity of inhibition is observed. Di- and trivalent anions inhibit more than do monovalent anions. Di- and trivalent cations cause very strong inhibition of the enzymatic activity. With all ions a relationship of the competitive type exists between cytochrome c and the ion tested.Results identical to those described are obtained when the oxidation of succinate is measured with cytochrome c as the electron acceptor.With these inibition experiments it was shown that a complex between mammalian cytochrome c and the phospholipids of the electron transport particles of R. rubrum is likely to be formed and that this complex rather than cytochrome c itself is the electron acceptor for NADH- and succinate-cytochrome c-reductase.

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Zusammenfassung Die Wirkung einer Reihe von Salzen auf die Aktivität der partikelgebundenen NADH-Cytochrom c-Reduktase aus Rhodospirillum rubrum wurde untersucht. Das Enzym wird durch die verschiedenen Salze unterschiedlich stark gehemmt. Bei einwertigen Anionen ist ein Zusammenhang zwischen dem Ionenradius und der Stärke der Hemmung zu erkennen. Zwei- und dreiwertige Anionen hemmen das Enzym mehr als einwertige. Zwei- und dreiwertige Kationen sind vergleichsweise sehr starke Inhibitoren. Bei allen untersuchten Ionen besteht eine Beziehung kompetitiver Art zwischen Cytochrom c und dem betreffenden Ion.Völlig analoge Ergebnisse werden bei der Bestimmung der Oxydation von Succinat mit Cytochrom c als Elektronenacceptor erhalten.Mit diesen Hemmungsexperimenten kann die Bildung eines Komplexes zwischen Cytochrom c aus Herzmuskel und den Phospholipiden der Elektronentransportpartikel von R. rubrum wahrscheinlich gemacht werden. Daraus ist zu folgern, daß der Komplex und nicht Cytochrom c allein der wirksame Elektronenacceptor für NADH- und Succinat-Cytochrom c-Reduktase ist.

     

Die Ausscheidung von partikelgebundenen Bacteriochlorophyllvorstufen durch die Mutante F9 von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Eine bacteriochlorophyllfreie Mutante von Rhodospirillum rubrum wird beschrieben. Diese Mutante scheidet die Bacteriochlorophyllvorstufen Phaeophorbid a und 2-Devinyl-2--Hydroxyäthyl-Phaeophorbid a unter semiaeroben Bedingungen in das Kulturmedium aus. Beide Pigmente sind mit einem Trägermolekül zu einem Komplex verbunden. Die Analyse des Komplexes ergab folgende Zusammensetzung: 49% Protein, 30% Pigment, 11% Lipide, 3% Zucker, sowie eine geringe Menge Phosphor (0,2%). Die Aminosäurezusammensetzung des Proteinanteils wird angegeben. Die Fettsäuren werden gaschromatographisch bestimmt. Die Zuckerkomponente ist anders zusammengesetzt als das Lipopolysaccharid aus Rhodospirillum rubrum. Das Molekulargewicht der kleinsten Proteinuntereinheit beträgt 16500, das Molekulargewicht des Pigmentkomplexes ergibt sich daraus mit 34000. Typische Thylakoide werden in der Mutante nicht ausgebildet. Die Notwendigkeit einer ungestört ablaufenden Bacteriochlorophyllsynthese für die normale Thylakoidmorphogenese wird diskutiert.

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The production of particle bound bacteriochlorophyll precursors by the mutant F9 of Rhodospirillum rubrum

Summary A mutant strain of Rhodospirillum rubrum is described which does not form bacteriochlorophyll. This mutant strain excretes the bacteriochlorophyll precursors pheophorbide a and 2-devinyl-2-hydroxyethylpheophorbide a into the cultural medium, when it is cultured under low aeration in the dark. The pigments were identified spectroscopically. Both of the pigments are bound to a macromolecular compound. The complete macromolecule was shown to be composed of 49% protein, 30% pigments, 11% lipid, 3% sugar, and a trace of phosphorus (0.2%). The amino acid composition of the protein as well as the fatty acid pattern of the lipid are presented. The percent portions of fatty acids in whole cells are quite different from that of the pigment complex. The composition of the sugar moiety was demonstrated to be different from that of the lipopolysaccharide of Rhodospirillum rubrum. The molecular weight of the smallest subunit of the protein is 16,500. This suggests a molecular weight of 34,000 for the total pigment complex. Typical thylakoids were not observed in cells of the mutant strain. The necessity of an unblocked bacteriochlorophyll synthesis for the normal thylakoid morphogenesis is discussed.

     

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)     

Die Fettsäuren in ganzen Zellen,Thylakoiden und Lipopolysacchariden von Rhodospirillum rubrum und Rhodopseudomonas capsulata

Zusammenfassung Die photosynthetischen Bakterien Rhodospirillum rubrum und Rhodopseudomonas capsulata wurden auf ihre Fettsäurezusammensetzung untersucht. Die Hauptfettsäuren von R. rubrum waren C_16:0 (11%), C_16:1 (30%) und C_18:1 (52%). Vaccensäure (C_18:1) bildete 94% der Fettsäuren von Rps. capsulata. Anaerobe Lichtzellen (thylakoidhaltig) unterschieden sich nicht in ihrem Fettsäuremuster von aeroben Dunkelzellen (thylakoidfrei). Gereinigte Thylakoide aus Lichtzellen zeigten das gleiche Fettsäuremuster wie die ganzen Zellen.Nach Phenol/Wasser-Extraktion der ganzen Zellen bei 68° C war bei beiden Organismen sowohl aus Licht- als auch aus Dunkelzellen eine Substanz aus der gäßrigen Phase isolierbar, welche in den Sedimentationseigenschaften mit den Lipopolysacchariden der Enterobacteriaceae übereinstimmte und nach orientierenden Untersuchungen Zucker enthält. Aus ihr wurde ein Fettsäuregemisch gewonnen, dessen Zusammensetzung von dem aus ganzen Zellen erheblich abwich. In Rps. capsulata enthielt es C_12:1 (40%) und C_16:0 (50%), während in R. rubrum sich das Fettsäuremuster über den Bereich von C₁₀ bis C₂₀ erstreckte. Licht- und Dunkelzellen wiesen in dieser Substanz Unterschiede in der Fettsäurezusammensetzung auf. Der quantitative Anteil der Fettsäuren in dieser Substanz, bezogen auf die Gesamtfettsäuren der Zelle, betrug in Licht- und Dunkelzellen 5–7%. Hydroxy-myristinsäure ließ sich in beiden Organismen nicht nachweisen.

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Fatty acid composition of whole cells, thylakoids and lipopolysaccharides of Rhodospirillum rubrum and Rhodopseudomonas capsulata

Summary The fatty acid composition of the photosynthetic bacteria Rhodospirillum rubrum and Rhodopseudomonas capsulata was investigated. The bulk of fatty acids of R. rubrum consisted of C_16:0 (11%), C_16:1 (30%), and C_18:1 (52%). The major fatty acid of Rps. capsulata was vaccenic acid (C_18:1), which accounted for 94% of the total fatty acids. Cells of both organisms, which were grown anaerobically in the light and fitted out with thylakoids had the same fatty acid composition as cells grown aerobically in the dark, which have no thylakoids.Purified thylakoids had the same fatty acid pattern as whole cells. Whole cells of light and dark cultures were extracted with phenol/water at 68° C. An opalizing fraction in the aqueous phase was sedimentable in the ultracentrifuge like the lipopolysaccharides of the Enterobacteriaceae. The pattern of fatty acids in this compound differed considerably from that of whole cells. The major fatty acids in this macromolecular fraction were C_12:1 (40%) and C_16:0 (50%) in Rps. capsulata, whereas in R. rubrum the whole range of fatty acids from C₁₀ to C₂₀ was demonstrable. Light and dark grown cells differed in the fatty acid composition of that compound. The fatty acid content of the extracted fraction accounted for 5–7% of the total fatty acids of whole cells. No hydroxymyristic acid could be identified in either R. rubrum or Rps. capsulata.

     

Trennung der Thylakoidbausteine einiger Athiorhodaceae durch Gelelektrophorese

Zusammenfassung Thylakoide vonRhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas viridis undRhodopseudomonas capsulata wurden durch Behandlung mit Phenol-Ameisensäure in makromolekulare, in der Gelelektrophorese wandernde Fraktionen aufgespalten. Dabei ergaben sich vier deutlich hervortretende Hauptfraktionen, die zum Teil noch in Unterfraktionen aufzulösen sind.BeiRhodospirillum rubrum wurden neben den Thylakoiden auch noch Rohfraktionen der cytoplasmatischen Membran und der Zellwand mit der gleichen Methode untersucht. Alle Strukturen unterschieden sich deutlich voneinander in der Zahl und Wanderungsgeschwindigkeit ihrer Banden.Aus einer Dunkelkultur vonRhodospirillum rubrum, in der durch Absenken des Sauerstoffpartialdruckes die Thylakoidmorphogenese und Pigmentsynthese induziert worden war, wurde die Gesamtmembranfraktion isoliert, durch Behandlung mit Phenol-Ameisensäure dissoziiert und gelelektrophoretisch aufgetrennt. In den Pherogrammen war deutlich von Beginn der Induktion an eine Zunahme thylakoidspezifischer Bandenmuster zu erkennen. Ein Ausplanimetrieren der Absorptionskurven ergab, daß das Wachstum der Thylakoidstrukturen exponentiell erfolgte. Unter den Bedingungen der Kultur wurde nach etwa 8 Std ein Plateau in der Ausbildung der thylakoidspezifischen Strukturen erreicht. Die Kurve der Bacteriochlorophyllsynthese nahm einen etwas anderen Verlauf. Sie war im Bereich des exponentiellen Wachstums der Thylakoidstrukturen stärker gekrümmt, bog dann aber später ebenfalls ab, so daß sie nach 8–10 Std parallel zu den Thylakoiden verlief.

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Fractionation of thylakoid-components of some athiorhodaceae by polyacrylamide-gel electrophoresis

Summary Thylakoids (chromatophores) ofRhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas viridis, andRhodopseudomonas capsulata were fractionated after treatment with phenol-formic acid-water (2:1:1) by gel electrophoresis in four main fractions. The pattern of maxima was different in the three species.Crude preparations of cytoplasmic membrane and cell wall ofR. rubrum differ from the thylakoids in their pattern of electrophoresis distribution.Crude total membrane fractions were isolated from cells ofR. rubrum, which was induced to synthesize bacteriochlorophyll and thylakoids.Fractionation of the membranes by the above mentioned method shows very clearly that after induction of morphogenesis the thylakoid-specific membrane units are increased exponentially.

     

Allosterische Kontrolle der Pyruvatkinase aus Rhodospirillum rubrum durch anorganisches Phosphat und Zuckerphosphatester

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Regulation der Pyruvatkinase (ATP: Pyruvat-Phosphotransferase, EC 2.7.1.40) in dem phototrophen Bakterium Rhodospirillum rubrum. Die spezifische Aktivität der Pyruvat-kinase in zellfreien Extrakten ist unabhängig von den Bedingungen der Zellanzucht. Nach elektrophoretischer Auftrennung der Extraktproteine wird stets nur eine enzymatisch aktive Bande erfaßt. Es wird ein Verfahren zur reproduzierbaren 100fachen Anreicherung des Enzyms bis zu einer spezifischen Aktivität von 30 bis 40 mole/min·mg Protein beschrieben. Das Molekulargewicht (Bestimmung durch Gelfiltration) der Pyruvatkinase beträgt 250 000. Die Enzymaktivität ist abhängig von zweiwertigen Metallionen (Mg²⁺), aber unabhängig von monovalenten Kationen wie K⁺ oder NH₄ ⁺. Glucose-6-phosphat (G-6-P), Ribose-5-phosphat (R-5-P), Fructose-6-phosphat (F-6-P) und — wesentlich schwächer wirksam — Fructose-1,6-bisphosphat sind Aktivatoren, Adenosintriphosphat (ATP) und anorganisches Phosphat (P _a ) sind Inhibitoren des Enzyms. Der Anstieg der Reaktionsgeschwindigkeit mit steigender Phosphoenolpyruvat (PEP)-Konzentration folgt einer sigmoiden Sättigungsfunktion mit einem Hill-Koeffizienten n _H von 2 (pH 6) bzw. 2,8 (pH 8). Die PEP-Konzentrationen, bei denen halbmaximale Reaktionsraten erzielt werden (S _0.5-Werte), sind 0,06 (pH 6) bzw. 0,14 (pH 8) mM. Die ADP-Sättigungskurve ist hyperbolisch mit einem K _m von 0,1 mM. Die Aktivatoren G-6-P, R-5-P und F-6-P heben die Kooperativität der PEP-Sättigungskurve auf (d.h. n _H=1) und erniedrigen den S _0.5-Wert für PEP von 0,12 auf 0,02 mM (pH 7,2). Als allosterischer Inhibitor (geringster experimentell ermittelter K _i ist 0,05 mM) erhöht P _a die Kooperativität der PEP-Sättigungskurve (n _H=3 in Gegenwart von 1 mM P _a verglichen mit n _H=2,1 in Abwesenheit eines Effektors) und verschiebt den S _0.5-Wert für PEP in Richtung höherer Konzentrationen. Die Hemmung des Enzyms durch ATP ist demgegenüber kompetitiv in bezug auf PEP mit einem K _i von 0,2 mM. Übereinstimmung der experimentell ermittelten PEP-Sättigungskurve mit der vom Symmetriemodell allosterischer Enzyme (Monod et al., 1965) geforderten theoretischen Sättigungsfunktion ergibt sich mit einer Anzahl der PEP-bindenden Untereinheiten von n=3 und einer allosterischen Konstante von L=200.

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Allosteric control by inorganic phosphate and sugar phosphates of pyruvate kinase from Rhodospirillum rubrum

Summary This study is concerned with the regulation of pyruvate kinase (ATP: pyruvate phosphotransferase, EC 2.7.1.40) of the photosynthetic bacterium Rhodospirillum rubrum. Cellular activity levels of the enzyme are not influenced by the culture conditions. Electrophoretic separation of proteins in cell free extracts yields one activity band only. A procedure is described for reproducible 100-fold purification of the enzyme up to specific activities of 30–40 moles/min·mg protein. The molecular weight of the enzyme as estimated by gelfiltration is 250 000. Enzyme activity is dependent on the presence of a divalent metal ion (Mg²⁺), but independent of the presence of a monovalent kation like K⁺ or NH₄ ⁺. Glucose-6-phosphate (G-6-P), ribose-5-phosphate (R-5-P), fructose-6-phosphate (F-6-P), and to a lesser extent, fructose-1,6-bisphosphate are activators, adenosintriphosphate (ATP) and inorganic phosphate (P _i ) are inhibitors of the enzyme. Increase of reaction velocity with increasing phosphoenolpyruvate (PEP) concentration follows a sigmoidal saturation curve with Hill coefficients n _H of 2 (pH 6) or 2.8 (pH 8). PEP concentrations at which half maximal reaction rates are attained (S _0.5-values) are 0.06 (pH 6) or 0.14 (pH 8) mM, respectively. The ADP-saturation curve is hyperbolic with a K _m of 0.1 mM. The activators G-6-P, R-5-P, and F-6-P eliminate the cooperativity of the PEP-saturation curve (i.e. n _H=1) and decrease the S _0.5-value of PEP from 0.12 to 0.02 mM (pH 7.2). As an allosteric inhibitor (K _i&0.05 mM), P _i increases the cooperativity of the PEP-saturation curve (n _H=3 in the presence of 1 mM P _i compared to n _H=2.1 in the absence of any effector) and shifts the S _0.5-value of PEP to higher concentrations. On the other hand, inhibition of the enzyme by ATP is competitive with respect to PEP (K _i=0.2 mM). Excellent fit of the experimental kinetic data to the theoretical saturation function according to the symmetry model of allosteric enzymes (Monod et al., 1965) is obtained with n=3 as the number of interacting sites and L=200 as the allosteric constant.

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Abkürzungen A Extinktion - EDTA Athylendiamintetraacetat - FDP Fructose-1,6-bisphosphat - F-6-P Fructose-6-phosphat - G-6-P Glucose-6-phosphat - GDH Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase - GDP Guanosindiphosphat - GSH Glutathion, reduziert - LDH Lactatdehydrogenase - MDH Malat-dehydrogenase - NADH reduziertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid - P _a anorganisches Phosphat - PEP Phosphoenolpyruvat - R-5-P Ribose-5-phosphat - TIM Triosephosphat-Isomerase     

Enzyme der Elektronentransportpartikel aus Rhodospirillum rubrum: Eigenschaften von NADH- und Succinat-Cytochrom c-Reduktase

Zusammenfassung Es werden einige Eigenschaften von NADH- und Succinat-Cytochrom c-Reduktase aus R. rubrum beschrieben. Beide Aktivitäten sind ausschließlich in der durch Ultrazentrifugation erhaltenen Partikelfraktion lokalisiert. Aerob im Dunkeln und anaerob im Licht gezüchtete Zellen zeigen keine Unterschiede in ihren spezifischen Aktivitäten.Das Optimum der Reaktion liegt für beide Aktivitäten bei 8,3; das von Succinatdehydrogenase bei 7,7. K _Mfür NADH ist 7,1·10^-6 m, für succinat 1,1·10^-4 m. NADPH wird nicht umgesetzt. Die Partikel zeigen unterschiedliche Affinität zum Elektronenacceptor Cytochrom c. K _Mfür Cytochrom c bei NADH 9,5·10^-6 m, bei Succinat 4,5·10^-6 m.NADH-Cytochrom c-Reduktase wird durch Verdünnung inaktiviert. Durch Serumalbumin kann das Enzym nur begrenzt geschützt werden. Das Substrat und der Acceptor sind wirkungslos.Succinat und Fumarat, jedoch nicht Malonat inaktivieren Succinat-Cytochrom c-Reduktase, wenn das Enzym in verdünntem Zustand vorliegt. Die beiden Substanzen zeigen unterschiedliche Inaktivierungskinetik. Serumalbumin bewirkt hier weitgehenden Schutz des Enzyms.Succinat-Cytochrom c-Reduktase wird durch Phosphat aktiviert.NADH- und Succinat-Cytochrom c-Reduktase werden durch steigende Phosphatkonzentrationen verschieden stark gehemmt.Detergentien (Triton X-100) inaktivieren beide Aktivitäten; NADH-Cytochrom c-Reduktase ist sehr viel empfindlicher als die Succinat-oxydierende Aktivität.Inhibitoren des Elektronentransports wirken auf beide Aktivitäten. NADH-Cytochrom c-Reduktase wird besonders durch Rotenon stark gehemmt.Succinat-Cytochrom c-Reduktase wird durch Malonat, Fumarat und durch Oxalacetat gehemmt. Oxalacetat ist bei R. rubrum ein sehr starker Inhibitor.

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Enzymes of the electron transport particles of Rhodospirillum rubrum: Properties of NADH- and succinate-cytochrome c-reductase

Summary Some properties of NADH- and succinate-cytochrome c-reductase from R. rubrum are described. Both activities are predominantly located in the particlefraction obtained by ultracentrifugation. No differencies in specific activities of the enzymes are observed between aerobic darkgrown and anaerobic lightgrown cells.The optimum pH of both reactions is at 8,3, the optimum for Succinicdehydrogenase at 7.7. K _M for NADH is 7.1×10^-6 m, for succinate 1.1×10^-4 m. NADPH is not oxidized. The particles also show different affinities for the electronacceptor cytochrome c. K _Mfor cytochrome c with NADH 9.5×10^-6 m and with succinate 4.5×10^-6 m.NADH-cytochrome c-reductase is inactivated by dilution. Serumalbumine can protect the activity to a limited extent. Substrate and acceptor are without effect.Succinate and fumarate but not malonate inactivate succinate-cytochrome c-reductase, when the enzyme is in a diluted form. Succinate and fumarate exhibit different kinetics of inactivation. There is a large protection by serumalbumine against the inactivation.Succinate-cytochrome c-reductase is activated by phosphate.Increasing concentrations of phosphate inhibit NADH- and succinate-cytochrome c-reductase to a different degree.The activities also show different sensitivities to inactivation by treatment with detergents (Triton X-100), NADH-cytochrome c-reductase being much more sensitive than succinate-cytochrome c-reductase.Inhibition of both activities by inhibitors of the electron transport chain is observed, notably a strong inhibition of the NADH-enzyme by low concentrations of rotenone.Succinate-cytochrome c-reductase is inhibited by malonate, fumarate and also by oxalacetate. In R. rubrum the latter substance is a potent inhibitor.

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Verwendete Abkürzungen NADH reduziertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid - DCPIP 2,6-Dichlorphenol-indophenol     

Untersuchungen zur Regulation der Bacteriochlorophyll-Synthese bei Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Wenn Rhodospirillum rubrum aus aeroben Dunkelkulturen in ein synthetisches Medium übertragen und anaerob im Licht bebrütet wird, beginnt die Bacteriochlorophyllbildung bereits nach 1 Std, das Wachstum erst nach 5–8 Std Bebrütung. — Puromycin (10 g/ml) und Chloramphenicol (20 g/ml) hemmen in diesen Kulturen Protein- und Pigmentsynthese vollständig. Eine Hemmung wird auch beobachtet, wenn die Antibiotica erst mehrere Stunden nach Beginn der Lichtbebrütung zugesetzt werden. Synthese von Thylakoidprotein und Bacteriochlorophyll scheinen regulatorisch gekoppelt zu sein.Actinomycin C (D) (40 g/ml) und Mitomycin (1 g/ml) hemmen die Bacteriochlorophyllbildung enbenfalls. Die Thylakoidbildung ist vom Vorhandensein einer funktionsfähigen DNS und RNS abhängig.Die spezifische Aktivität der -Aminolaevulinsäuresynthetase nimmt in anaeroben Lichtkulturen gegenüber aeroben Dunkelkulturen um etwa das Vierfache zu. Sie wird durch die verwendeten antibiotica nicht beeinflußt. Die Biosynthese des Enzyms wird durch Mitomycin und Puromycin, nicht aber durch Actinomycin gehemmt.

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Summary If dark-aerobically grown Rhodospirillum rubrum is transferred to anaerobic conditions in the light, the synthesis of photosynthetic pigments starts after 1 or 2 hours. The growth of the culture begins in the synthetic medium not before 5 hours incubation. In these cultures Puromycin (10 g/ml) and Chloramphenicol (20 g/ml) inhibit synthesis of protein and bacteriochlorophyll both. An inhibition is also observed when the antibiotics are added some hours after the beginning of anaerobic light incubation.The synthesis of chromatophore protein and bacteriochlorophyll are likely connected by gen-regulation.Actinomycin C (D) (40 g/ml) and Mitomycin C (1 g/ml) inhibit the bacteriochlorophyll synthesis likewise. The effect of actinomycin is increased by preincubation with the antibiotic in the dark. Mitomycin C stops synthesis of bacteriochlorophyll and protein even if it added after preincubation in the light.The level of -aminolevulinic acid-synthetase increased fourfold in anaerobic light-cultures compared to dark-aerobically grown cells. The activity of the enzyme is not influenced by the antibiotics. But the rate of biosynthesis is inhibited by Puromycin and Mitomycin, but not by Actinomycin.

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Abkürzungen im Text ALS -Aminolaevulinsäure - B-Chlorophyll Bacteriochlorophyll - DNS Desoxyribonucleinsäure - RNS Ribonucleinsäure     

Bacteriochlorophyllgehalt und Proteinmuster der Thylakoide von Rhodospirillum rubrum während der Morphogenese des Photosynthese-Apparates

Zusammenfassung Der Zusammenhang zwischen dem spezifischen Bacteriochlorophyllgehalt der Zellen und der Thylakoidmorphogenese wird an Rhodospirillum rubrum untersucht. Bei der Induktion des Photosynthese-Apparates wird zunächst Bacteriochlorophyll synthetisiert, obgleich noch keine Thylakoide gebildet werden (1. Phase). Werden Thylakoide ausgebildet, so steigt der spezifische Bacteriochlorophyllgehalt der Thylakoide in Abhängigkeit vom spezifischen Bacteriochlorophyllgehalt der Zellen an, bis ein Wert von 12–13 g Bacteriochlorophyll je mg Zellprotein erreicht ist (2. Phase). Während der Wert für die Zellen darüber hinaus weiter erhöht werden kann, bleibt der Wert der Thylakoide konstant bei 100 g Bacteriochlorophyll je mg Thylakoid-Protein (3. Phase). Isolierte Thylakoide aus Zellen mit niedrigem Bacteriochlorophyllgehalt besitzen geringere Durchmesser als Thylakoide aus Zellen mit höheren Werten. Auch hinsichtlich der Zusammensetzung der Thylakoide in Abhängigkeit von den steigenden Bacteriochlorophyllgehalten bei induzierten Zellen konnten Unterschiede festgestellt werden. Ähnlich wie die spezifischen Bacteriochlorophyllgehalte der Thylakoide, nähern sich die verschiedenen Proteinbausteine der Thylakoide einem festen Verhältnis zueinander, das sich oberhalb von 10–14 g Bacteriochlorophyll je mg Zellprotein nicht mehr ändert. Mit Zunahme des Bacteriochlorophyllgehaltes der Zellen steigt der Gehalt an thylakoidspezifischen Proteinen in den Membranen an und der Anteil der für die Cytoplasmamembran spezifischen Komponenten nimmt ab.

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The bacteriochlorophyll content and protein composition of chromatophores (=thylakoids) of Rhodospirillum rubrum during morphogenesis of the photosynthetic apparatus

Summary The correlation between the specific bacteriochlorophyll content of whole cells and the morphogenesis of chromatophores was investigated in Rhodospirillum rubrum. During the first phase after induction of the photosynthetic apparatus bacteriochlorophyll is synthesized without formation of chromatophores. In a second phase chromatophores increases in a linear correlation to the specific bacterichlorophyll content of the cells. In a third phase, when the specific bacteriochlorophyll content of the cells has reached 12–13 g/mg protein, the specific bacteriochlorophyll content of the chromatophores remains constant (100 g/mg protein). Isolated chromatophores from the second phase have smaller diameters, than chromatophores from the third phase. The composition of the protein compounds of isolated chromatophores changes during the development of the chromatophores in a similar fashion as the specific bacteriochlorophyll content of chromatophores does change. With increasing bacteriochlorophyll content of the cells the chromatophore specific proteins in the membranes increase whereas proteins specific for the cytoplasmic membrane decrease until both reach a constant level.

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Verwendete Abkürzungen BChl. Bacteriochlorophyll     

Der Sauerstoffverbrauch des Facettenauges von Calliphora erythrocephala in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Ionenmilieu

Zusammenfassung Es wird der Sauerstoffverbrauch der Retinula der Schmeißfliege (Mutante chalky) in Abhängigkeit von Lichtintensität und Temperatur sowie vom Ionenmilieu bestimmt.Die Atmungsmessungen wurden mit einem weiterentwickelten Mikrorespirometer nach Prop durchgeführt. Das neue Gerät wird ausführlich beschrieben.Der Sauerstoffverbrauch der Augen (auf Frischgewicht bezogen) ist bei Männchen und Weibchen gleich. Die Atmung steigt (bei 25° C) von 3,9 ml O₂/g × Std im Dunkeln auf maximal 8,9 ml O₂/g × Std bei Belichtung an.Die Höhe des Sauerstoffverbrauchs ist abhängig vom Alter der Imagines. Während der ersten Tage nimmt die Atmung schnell zu und nähert sich dann langsamer im Laufe der 2. Woche einem Höchstwert.Im Temperaturbereich 15–40° C wurden für den Dunkelstoffwechsel und den maximalen Hellstoffwechsel gleiche Q ₁₀- und -Werte ermittelt (Q ₁₀ 1,95, 12000 cal/Mol).Der Sauerstoffverbrauch in Abhängigkeit vom log₁₀ der Lichtintensität aufgetragen ergibt steile S-förmige Kurven, die mit steigender Versuchstemperatur zu höheren Lichtintensitäten parallel verschoben werden.Bei Erhöhung der K⁺-Ionenkonzentration sinkt der Dunkelstoffwechsel, während der maximale Hellstoffwechsel nicht beeinflußt wird. Mit steigender Kaliumkonzentration verlagern sich die S-Kurven (Sauerstoffverbrauch in Abhängigkeit vom log₁₀ der Intensität) nach rechts, mit steigender Natriumkonzentration nach links.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.Mit Unterstützung der Alexander von Humboldt-Stiftung.     

Das eigenartige Kopulationsverhalten vonChloromonas saprophila,einer neuen Chlamydomonadacee

Zusammenfassung Chloromonas saprophila n. sp., die in H₂S-haltigem Milieu über verwesendem Laub auftrat, zeichnet sich durch ihr Kopulationsverhalten aus. Die Gameten gleichen jungen vegetativen Zellen und entstehen wie diese zu viert aus einer Mutterzelle. Die Kopulation beginnt bei höherer Individuenzahl unter Gruppenbildung, bei niederer unter Pärchenbildung, Die Geißeln der Gameten sind in den Pärchen zu zweit parallel aneinander gelegt und miteinander verklebt. In den Kopulationsgruppen sind zwei Bündel von Geißeln in entsprechender Zahl vorhanden.Die Gameten verschiedenen Geschlechts stimmen zunächst morphologisch überein, verhalten sich jedoch verschieden: während des Herumschwimmens der Pärchen wird stets der gleiche Gamet vorangetrieben; dieser streift vom Vorderende beginnend seine Membran ab und befestigt sich in der Regel mit seinem Vorderende an der Flanke des behäuteten Gameten; die Geißelpaare trennen sich unterdessen. An der Befestigungsstelle wird die Membran des behäuteten Gameten lokal aufgelöst und sein Protoplast tritt in den des unbehäuteten über.Die reifen Zygoten haben eine glatte, bräunliche Wand und einen kupferroten Inhalt.Der unbehäutete Gamet ist von einer zarten, hyalinen Spezialhülle unbekannter Natur umgeben. Sie zeigt sich auch am Protoplasten des behäuteten dort, wo er sich von der Wand abhebt, und außerdem an den jungen Zygoten und an vegetativen Zellen, bei denen die Membran ausnahmsweise an einzelnen Stellen etwas absteht.