Die Verwertung phenolischer Verbindungen durch Weißfäulepilze

Zusammenfassung Phenolcarbonsäuren, weniger Phenolaldehyde, wie sie als Spaltstücke des Lignins auftreten können, werden durch Weißfäulepilze entweder zusammen mit Glucose oder als alleinige Kohlenstoff-und Energiequelle verwertet. Eine zentrale Stellung beim Metabolismus dieser Verbindungen nimmt die Protocatechusäure ein, da die verschiedenen Verbindungen wahrscheinlich in diese überführt werden. Bei der Einwirkung von Polystictus versicolor auf Protocatechusäure entsteht als intermediäres Abbauprodukt. -Ketoadipinsäure. Es lassen sich aus den bebrüteten Lösungen dieses Pilzes Enzymsysteme isolieren, die nicht mit der Laccase identisch sind und die Spaltung von Protocatechusäure unter Aufnahme von Sauerstoff und Bildung von -Ketoadipinsäure katalysieren. Der Weg der Spaltung ist ähnlich den bisher für andere Mikroorganismen formulierten Abbauschritten der Protocatechusäure.     

Eigenschaften der NAD-spezifischen Hydrogenase aus Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Aus zellfreiem Extrakt von Hydrogenomonas H 16 wurde die lösliche Hydrogenase 45 fach bis zu einer spezifischen Aktivität von 36500 E/g Protein angereichert. Das Enzym katalysiert die Reduktion von NAD mit molekularem Wasserstoff. Ein Cofaktorbedürfnis konnte nicht festgestellt werden. Der Einfluß von NADH, ATP, Bicarbonat und Magnesium auf die hydrogenasekatalysierte NAD-Reduktion war unerheblich. Das angereicherte Enzym ist flavin- und pyridinnucleotidfrei und reagiert mit NAD, nicht mit O₂, NADP, FMN, FAD oder Methylenblau. Die drei letztgenannten Wasserstoff-Acceptoren werden lediglich in Gegenwart katalytischer Mengen NAD reduziert. Die lag-Phase der Reduktion von NAD läßt sich durch Vorinkubation des Enzyms mit NADH oder Wasserstoff, nicht jedoch mit NAD eliminieren. Die Hemmung der Hydrogenasereaktion durch Sauerstoff ist gering. Reduzierende Agenzien wie Mercaptoäthanol oder Sulfid setzten die Reaktionsrate herab.Die Michaeliskonstante der löslichen Hydrogenase für molekularen Wasserstoff beträgt K _m ^H2 =1,9·10^–4 M. Die NAD-Konzentration, bei der halbmaximale Aktivität erreicht wird, beträgt [NAD]_{0,5 (V)}=1,3·10^–4 M. Das pH-Optimum wird in 0,05 M Kaliumphosphat-Puffer bei pH 8,5 und in 0,05 M Tris-HCl-Puffer bei pH 7,9 erreicht. Unter den angegebenen Bedingungen lag das Temperatur-Optimum bei 36°C. Die Aktivierungsenergie der löslichen Hydrogenase wurde als 10,4 kcal/mol ermittelt.

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Properties of the NAD-Specific Hydrogenase from Hydrogenomonas H 16

Summary A soluble hydrogenase from cell-free extracts of Hydrogenomonas H 16 has been purified 45-fold up to a specific activity of 36,500 units per g protein. The enzyme catalyzes the reduction of NAD with molecular hydrogen. It does not require cofactors. The NAD-reduction catalyzed by this enzyme is influenced to only a small extent by the presence of NADH, ATP, bicarbonate or magnesium ions. The enzyme is free from flavins and pyridine nucleotides, reacts only with NAD and not with oxygen, NADP, FMN, FAD or methylene blue. FMN, FAD and methylene blue are reduced only in the presence of catalytic amounts of NAD. The lag-phase of the reduction of NAD can be eliminated by preincubating the enzyme in the presence of NADH or molecular hydrogen; NAD is ineffective. The inhibition of the hydrogenase reaction by oxygen is negligible. Reducing agents such as mercaptoethanol or sulfide decreased the reaction rate.The Michaelis constant of the soluble hydrogenase for molecular hydrogen is K _m ^H2 =1.9·10^–4 M. Half maximal activity is attained at a NAD-concentration of [NAD]_{0.5 (V)}=1.3·10^–4 M. The pH-optimum is 8.5 in 0.05 M potassium phosphate buffer and 7.9 in 0.05 M Tris-HCl-buffer; reaction rates were maximal at 36°C under the conditions employed. The activation energy was calculated to be 10.4 kcal/mol.

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Abkürzungen E Enzymeinheit (mole Substrat/min) - E _x Extinktionsänderung bei der Wellenlänge x nm - Ext._x Extinktion bei der Wellenlänge x nm - KP Kaliumphosphat (KH₂PO₄-K₂HPO₄-Gemisch) - MB Methylenblau - NAD Nicotinamid-adenin-dinucleotid - NADH reduziertes - NAD; TEAE Triäthylaminoäthyl - Tris Tris(hydroxymethyl)aminomethan     

Zur Kenntnis der bakteriellen Sulfatreduktion. I

Zusammenfassung Im vorhergehenden wird das Vorkommen einer intensiven Sulfatreduktion in bloßer Mineralsalzlösung, bestehend aus 0,01% Ammoniumchlorid, 0,001% sek. Kaliumphosphat, 0,0001% Ferrichlorid, 0,1% Natriumsulfat und 0,2% Natriumbicarbonat und Kohlendioxydüberschuß beschrieben, die dann einsetzt, wenn die genannte Lösung mit einem bestimmten Keimgemisch beimpft, nach gründlicher Entfernung der Luft einer CO₂-Atmosphäre von etwa 13% Gehalt ausgesetzt wird.Die Reduktion findet nicht nur ohne jeden Zusatz von organischen Stoffen statt, sondern auch bei möglichster Ausschaltung von molekularem Wasserstoff und aller in Betracht kommenden Verunreinigungen, selbst dann, wenn die Versuchsanordnung verschiedentlich abgeändert wird.Der Erreger dieser Gärung ist ein Organismengemisch der Chromatium Weissei-Biocönose des Lunzer Obersees. Das Organismengemisch ist auch in anderen Thiorhodobakteriengesellschatten und in Beggiatoa arachnoidea-Biocönose angetroffen worden. Durch fortgesetzte Kultur in der obengenannten Lösung, also bei ständigem Ausschluß von organischen Stoffen und Wasserstoff, bleiben im wesentlichen zwei Organismen übrig, ein farbloses Stäbchen und ein farbloses Spirillum vom Aussehen von Sporovibrio desulfuricans (Beij.) Starkey. Von diesem binären Konsortium ist nur das Spirillum zur Sulfatreduktion befähigt, wie Plattenguß- und Hochschichtgußserien zeigen.Die Untersuchung zwecks Auffindung des bisher unbekannten Wasserstoff- und Energiespenders wird fortgesetzt.     

Beitrag zur Kenntnis des Nervengewebes in der Wand des Sinus caroticus

Zusammenfassung Die elektronenmikroskopische Untersuchung des Nervengewebes in der Wand des Sinus caroticus (Kaninchen) ergab folgende Resultate: Im Adventitia-Media-Bereich erstrecken sich zwei Typen von Axonendigungen. 1. Kleine Axonendanschwellungen mit einem Durchmesser von 600–2000 m besitzen zahlreiche Mitochondrien und sind in die Oberfläche von spezifischen Terminalzellen unter Bildung eines Mesaxons eingesenkt. Die Schwannschen Zellen der afferenten Nervenfasern werden somit im Gebiet der Axonendigung durch strukturreiche Terminalzellen (reichliches granuläres endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien, Ribosomen, gut ausgebildete Golgifelder und vesikuläre Anteile) ersetzt. Die verästelten Terminalzellen geraten durch ihre Portsätze mit den elastischen Membranen in Kontakt. 2. Große Endanschwellungen mit auffällig vielen Mitochondrien und Neurofilamenten tubulären Charakters werden ebenfalls von Terminalzellen umfaßt. Der Durchmesser der großen Axonendigungen beträgt 6000–8000 m. Die Axonendigung und die Terminalzelle bilden eine morphologische und funktioneile Einheit.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Zur Morphologie des Porphyrinpigmentes der Turacus-Federn

Zusammenfassung Das nur in Federn von Bananenfressern (Musophagidae) vorkommende Turacinpigment, bekanntlich das Kupferkomplexsalz des Uroporphyrins III, wurde bei Turacus leucotis im Licht- und im Elektronenmikroskop untersucht. Bei starkem Auflicht, im Dunkelfeld und zwischen gekreuzten Polars leuchten die turacinhaltigen Strahlen und Äste blutrot auf. Das Pigment liegt in den Strahlen als feine Körnchen von unbestimmter Form und wechselnder Größe vor; gelegentlich aber zeigt sich geradlinig-winkelige Begrenzung der Teilchen, die auf Kristallinität hinzuweisen scheint. Das Pigment ist in den Strahlen interfascicular, also zwischen den parallel verlaufenden Tonofibrillenbündeln eingelagert, seltener und nur spärlich in denselben, intrafascicular. Bei den Rindenzellen der Äste mit kompaktem Keratinmantel erscheint das Pigment als eine zusammenhängende Masse im Intramoenialraum. Die interfasciculare Anordnung des Turacins bei den Strahlen hebt am Schnitt im Elektronenmikroskop die Querschnittsform und Anordnung der Tonofibrillenbündel übersichtlich hervor — was im einzelnen geschildert wird. Beobachtung im Fluorescenzmikroskop bei Behandlung der Strahlen mit Schwefelsäure läßt den Weg des Reagens im Hörn verfolgen: Zunächst treten rot fluorescierende Punkte an den Zellgrenzen auf; diese wachsen entlang den Tonofibrillenbündeln strichartig in die Zellen hinein aus, die schließlich im ganzen fluorescieren. Partiell (mit Ammoniak) entpigmentierte Strahlen lehren, daß das Pigment an der positiven Doppelbrechung der Radii nicht beteiligt ist. Jedoch verstärkt es die Lichtbrechung des Federkorns, wie das Verhalten der Beckeschen Linie an der Grenze von pigmentiertem und entfärbtem Teil eines Radius erkennen läßt. Demnach liegt das Uroporphyrin im Turacinpigment meist wohl amorph vor. Die rote Farbe turacinführender Strahlen und Äste zwischen gekreuzten Polars ist also nicht etwa die Interferenzfarbe des Pigmentes, sondern kommt durch seine Filterwirkung auf die Polarisationsfarbe des Keratins (Weiß I. O.) zustande. Demnach ist auch der schwache Dichroismus der Strahlen als Formdichroismus zu betrachten, hervorgerufen durch den periodischen Wechsel der parallelisierten farblosen Fibrillen mit dem dazwischen gelegenen absorbierenden Turacin.     

Studien zum Gestaltwandel der Bakterien

Zusammenfassung Unter dem Einfluß von 14% Magnesiumsulfat wurden bei einem Vertreter der Achromobacteriaceae durch Hemmung des Längenwachstums und simultan erfolgende Teilungen kokkoide Zellen ausgebildet. Diese Kokkenformen vermehrten sich entsprechend den Sarcinen mit zwei senkrecht aufeinander stehenden Teilungsachsen. Der Prozentsatz der so gebildeten Kokkentetraden betrug 96, eine Abhängigkeit der Bildung vom Alter der Kultur bestand nicht. Eine anfängliche Wachstumsverzögerung verschwand nach mehreren Passagen auf Magnesiumsulfat-Agar, diese Adaptation hatte jedoch keinen Einfluß auf den Prozentsatz der typisch veränderten Zellen.Die Weiterzüchtung der Kokkenform auf dem Versuchssubstrat gelang leicht. Die Rückwandlung auf normalem Medium erfolgte durch eine Längenzunahme der kokkoiden Zellen bis zu typischen Stäbchen und Kurzstäbchen, die sich ohne Rückfall durch normale Querteilungen vermehrten.Die Wirkungsweise des Magnesiumsulfats wurde so gedeutet, daß allein das für Längenwachstum verantwortliche Prinzip reversibel geschädigt wird.Die Bildung sarcinaähnlicher Wuchsformen wurde durch die empirisch gesicherte Tatsacheerklärt, daß bei Bakterien eine Teilungimmer senkrecht zur Längsachse eintritt. Die bei dem Versuchsstamm unter dem Einfluß von Magnesiumsulfat auftretenden Kokken wie auch einige zum Vergleich untersuchte Sarcinen wiesen in der Wachstumsphase Längsachsen auf, die — durch die Teilungen präformiert — jeweils senkrecht aufeinander standen.Auszug aus dem zweiten Teil einer Dissertation Studien zum Gestaltwandel der Bakterien (nach Untersuchungen an Proteus vulgaris und einem gramnegativen, unbeweglichen Stäbchen), der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät Tübingen 1956.     

Zur Regulation der NAD-abhängigen Hydrogenase-Aktivität

Zusammenfassung Ruhende Zellen von Hydrogenomonas H 16 enthalten je Gramm Trockengewicht 0,7 mg ATP und 0,9 mg NAD. Bei der Fixierung von Kohlendioxyd und der Synthese des Speicherstoffs Poly--hydroxybuttersäure sinkt die intracelluläre ATP-Konzentration um 30% und das Redoxverhältnis NADH₂/NAD von 1,4 auf 0,46. Die NAD-abhängige Hydrogenase enthält NAD als Coenzym relativ fest gebunden. In Gegenwart von Wasserstoff wird dieses zu NADH₂ reduziert und das Enzym in eine aktive, reaktionsfähige Form umgewandelt. Die Geschwindigkeit der NAD-Reduktion ist infolge einer allosterischen Hemmung der NAD-abhängigen Hydrogenase durch ihr Reaktionsprodukt NADH₂ von dem Redoxverhältnis NADH₂/NAD abhängig. Hierdurch erhält das Enzym eine regulatorische Funktion für den von Folgereaktionen abhängigen Wasserstofftransport.

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Summary Resting cells of Hydrogenomonas strain H 16 contain 0.7 mg ATP and 0.9 mg NAD/g dry weight. During the fixation of carbon dioxide and the synthesis of the storage product poly--hydroxybutyric acid, the intracellular concentration of ATP decreases by 30% and the redox-ratio (NADH₂/NAD) decreases from 1.4 to 0.46.In the NAD-dependent hydrogenase the coenzyme NAD is bound to the enzyme. In the presence of hydrogen NAD is reduced to NADH₂ and the enzyme is converted to a reactive state. The velocity of NAD-reduction is related to the concentration of NADH₂ and the redox-ratio NADH₂/NAD. This allosteric inhibition of the NAD-dependent hydrogenase by its reaction product NADH₂ is responsible for the control of hydrogen transport exerted by consecutive hydrogen requiring reactions.

     

Zweiter Beitrag zur Kenntnis der Struktur,Entwicklung und Zerteilung der Paramylonkörner

Zusammenfassung Die Spiralstruktur der Paramylonkörner zeigt gewisse Übereinstimmungen mit Strukturen, die in der abiologischen Literatur des letzten Jahrzehntes alsFranksche Wachstumsspiralen bekannt geworden sind und die eine häufige Kristallisationsform in dünnen Plättchen kristallisierender Substanzen darstellen. Während dieFranksche Theorie von der Annahme in submikroskopischen Größenordnungen sich abspielenderBurgersscher Schraubenversetzungen bzw. von Gitterdefekten ausgeht, scheint beim biogenen Wachstum der Paramylonsphärolithe mit der Beteiligung eigengesetzlicher, mit der Protoplasmatätigkeit zusammenhängender Vorgänge als Ursachen der Entstehung von Spiralstrukturen gerechnet werden zu müssen, wobei eine von manchen Autoren als möglich angenommene, auf der Asymmetrie der Kohlenstoffatome beruhende Schraubung der Makromoleküle des Paramylons eine dieser Ursachen bilden könnte.Das Vorhandensein eines langen engen Kanals bei den Paramylonkörnern kann durch die axiale Aneinanderreihung der zentralen Lumina ihrer einzelnen Schichten (Paramyloblaste) erklärt werden, die möglicherweise mit den im Zentrum spiraliger plättchenförmiger Kristalle auftretenden, als holes, hollows oder spots bekannten Hohlräumen verwandt sind.Im Mittelpunkt mancher Paramylonkörner werden durch Tuschebehandlung bisweilen mächtige, auf lytischem Wege entstandene Höhlungen sichtbar, die durch den axialen Kanal mit der Außenwelt in Verbindung stehen.Die Entstehung größerer Paramylonringe ist durch zentrale Abtragung und peripheren Zuwachs von Paramylonsubstanz, nicht etwa durch das Vorhandensein präformierter ringförmiger cytoplasmatischer Strukturen zu erklären. Die Ringform ist als ontogenetisch nicht ursprünglich zu bezeichnen, größere Ringe können nur aus kleineren Körnern (durch Wachstum und nachträgliche Aushöhlung) entstehen.Die Entstehung stabförmiger Paramylonkörner ist phylogenetisch durch die Streckung ringförmiger Körner in der Richtung der längeren Nebenachse und durch Schwund des zuletzt schlitzförmigen Lumens imSchmitzschen Sinne zu erklären.Bei der Zerteilung von Paramylonkörnern muß zwischen einer Zerteilung planparallel den Ebenen der Spaltbarkeit des Kornes, die dessen Plattenbau entspricht, und einer Zerteilung quer zu der Richtung des Hauptfibrillenverlaufes unterschieden werden.Herrn Professor Dr.Josef Schiller in Verehrung zum 80. Geburtstag.     

Über den Einfluss der Bewegungsrichtung der Basilarmembran auf die Ausbildung der Cochlea-Potentiale von Strix varia (Barton) und Melopsittacus undulatus (Shaw)

Zusammenfassung Die vom runden Fenster abgeleiteten Cochlea-Potentiale von Barred Owl (Strix varia) und Wellensittich (Melopsittacus undulatus) werden in einer ursprünglich für Säuger entwickelten Apparatur untersucht. Verbesserungen der schon früher erarbeiteten präparativen Technik für Kleinvögel werden angegeben.Die Cochlea-Potentiale der Eule werden in ihrer Abhängigkeit von Intensität, Dauer und Polarität (Phase) eines ursprünglich rechteckigen Reizimpulses dargestellt. Nur die Stärke des Klicks hat einen wesentlichen Einfluß auf ihre Ausbildung; dies stimmt mit den Beobachtungen an Säugern überein.Nur die Mikrophon-Komponente der elektrischen Schwankungen im Innenohr des Wellensittichs verhält sich wie bei Eule und Säuger. Die auf die Entladungen von Nervenzellen zurückgeführte Komponente N₁ zeigt eine gründlich verschiedene Empfindlichkeit für die Dauer und die Phase des Reizes. Ähnliche Verhältnisse scheinen nach älteren Untersuchungen bei der Taube zu bestehen.In der Diskussion werden die Unterschiede zwischen Sittich (und Taube) einerseits, Eule (und Säuger) andererseits in Parallele zur Größenentwicklung von Cochlea und Fußplatte des Gehörknöchelchens gesetzt.Zur Erklärung der Empfindlichkeit der nervösen Entladungen für die sich mit der Reizdauer und -phase ändernde Bewegungsweise der Basilarmembran wird angenommen, daß die Verlagerung der Haarzellen zum ovalen Fenster erregend, in entgegengesetzter Richtung hemmend wirkt. Bei kurzen Reizen tritt Interferenz beider Wirkungen auf.Ermöglicht durch ein Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Energieabhängigkeit der mittleren Energie pro Ionenpaar bei kleinen Elektronenenergien

Zusammenfassung Aus den Größen Mittlerer Energieaufwand zur Erzeugung eines Elektrons durch Stoßionisation im Mikrowellenfeld, die für verschiedene Gase in einem Hohlraumresonator gemessen wurden, konnten die mittleren Energien pro Ionenpaar bei der Ionisation durch langsame Elektronen (etwa 50 bis 200 eV) näherungsweise berechnet werden. Die Ergebnisse zeigen, daß die mittleren Energien pro Ionenpaar von Luft, Stickstoff, Wasserstoff und Argon im Rahmen der Meßgenauigkeit für Elektronenenergien von 200 eV bis 3 MeV konstant sind. Unterhalb von etwa 100 eV wachsen die mittleren Energien pro Ionenpaar von Wasserstoff und Argon mit abnehmender Elektronenenergie sehr rasch an. Bei Luft und Stickstoff beginnt dieser Anstieg schon bei etwa 200 eV.     

Über die Kultur von Empusa muscae Cohn und anderen Entomophthoraceen auf kalt sterilisierten Nährböden

Zusammenfassung Die Entomophthoraceen, deren Züchtung mit Ausnahme vonBasidiobolus ranarum außerhalb ihres Wirts als Saprophyten bisher keine befriedigenden Ergebnisse lieferte, wachsen auf enzymatisch tätigen Nährböden wie z. B. auf kalt sterilisierter Fleischwassergelatine mit Blut- oder Serum-Zusatz besonders gut und schließen ihre Entwicklung dort wie in der freien Natur im Wirt unter üppiger Fruktifikation normal ab, so daß einige Vertreter dieser Familie in größerem Maßstabe kultiviert ohne weiteres zur biologischen Schädlingsbekämpfung herangezogen werden können.Neben der enzymatischen Tätigkeit des Nährbodens, von welcher das Gedeihen der bisher untersuchten Pilze der GattungEmpusa undEntomophthora ebenso wie das der meisten anderen Parasitärpilze in der künstlichen Kultur in erster Linie abhängig ist, spielt hier die Fetternährung während der ersten Entwicklungsphase eine große Rolle. Fehlt die eine der beiden Bedingungen, so verkümmern die betreffenden Pilze in der Kultur rasch, und es kommt in keinem von beiden Fällen zur Konidienbildung. Als weiterer für die Ernährung durchaus notwendiger Stoff ist neben dem Fett das d-Glykosamin, ein Chitinbaustein, zu nennen. Der Fettresorption geht eine Spaltung des Fettes durch lipolytische Pilzektoenzyme voran, welche im alkalischen Bereich verläuft und unter selbsttätigem Umschlag der Nährbodenreaktion von sauer zu alkalisch, um nach der Spaltung und der Fettresorption allmählich wieder sauere Reaktion anzunehmen. Dieser intermediäre Umschlag von sauer zu alkalisch ist bei Anwendung heiß sterilisierter Nährböden fast völlig gestört, wodurch die Fettspaltung und darauffolgende Fettresorption, der Zerfall des vielzelligen und reichverzweigten Mycels in die Hyphenkörper und somit auch die Konidienbildung verhindert wird.Die Konidien sind unmittelbar nach dem Abschleudern keimfähig, verlieren aber ihre Keimfähigkeit schon nach Verlauf von 3–5 Tagen.Die Dauersporen (Azygosporen und Zygosporen) derEmpusa- undEntomophthora-Pilze bedürfen erst eines besonderen Reizes, ehe sie keimen. Da dieselben mit wenigen Ausnahmen (Entomophthora aphidis Hoffm.) als Überwinterungsform nur innerhalb des Wirtskörpers angelegt werden, ist die Entstehung einer neuen Generation aus ihnen in der freien Natur erst möglich, wenn sie, durch den Zerfall des Wirtskörpers in Freiheit gesetzt, weitere Verbreitung finden und wiederum auf den ihnen entsprechenden Wirt gelangen können. Die Keimfähigkeit wird während der Winterruhe erlangt und hängt eng mit der bakteriellen Zersetzung des Wirtskörpers oder vielmehr von dessen Chitingerüst durch chitinabbauende Mikroben zusammen, von welchen der Reiz als Enzymwirkung auf die Dauersporen ausgeht. Der Reizvorgang ist ein rein biokatalytischer und kann im Laboratorium unter Zuhilfenahme von Reinkulturen chitinspaltender Mikroben naturgetreu nachgeahmt werden, wobei ganz besonders die Wechselwirkung verschiedener Enzymkatalysatoren als Aktivatoren und Antienzyme zum Ausdruck kommt. Die enzymatischen Vorgänge können auch in der künstlichen Kultur durch keine anderen Reaktionen wie etwa durch Stimulationsmittel rein chemischer Art ersetzt werden, so daß die Notwendigkeit eines bakteriellen Einflusses bei der Fortpflanzung durch Dauersporen kaum klarer dargetan werden kann.Mit 18 Textabbildungen.     

Die vitale Neutralrotspeicherung der Innenepidermis vonAllium cepa unter dem Einfluß von Atmungsgiften

Zusammenfassung Zellen der Innenepidermis der Zwiebelschuppe vonAllium cepa zeigten eine gewisse Einschränkung der Neutralrotspeicherung in der Vakuole, wenn die Anfärbung über 24 Stunden aus Neutralrot 1100000 in Leitungswasser erfolgte, dem die Atmungsgifte Natriumazid (NaN₃), Cyankali (KCN) oder 2,4-Dinitrophenol (DNP) in steigender Konzentration (bis 10^–2 mol) zugefügt waren. Eine Verringerung der Farbstoffspeicherung war auch bei Kurzfärbung (15 Minuten aus Neutralrot 110000 in Leitungswasser) festzustellen, wenn eine bis zu 24 Stunden andauernde Vorbehandlung mit den Atmungsgiften voranging.Vergleichende Versuche mit K₂CO₃-Zusätzen lassen vermuten, daß einerseits Abdiffusion des Farbstoffs nach Plasmaschädigung und anderseits p _h -Erhöhung im Zellsaft durch eindringendes Alkali und nicht eigentliche Giftwirkungen die Ursache hierfür sind.Nach längerer Vorbehandlung mit KCN und NaN₃ wird dagegen die Neutralrotspeicherung erhöht, während sie nach DNP-Behandlung weiter abnimmt. Diese und andere Erscheinungen dürften durch Vergiftung des Atmungsgeschehens bedingt sein, welche zu einer Ansäuerung des Zellsaftes oder im Falle der andersgearteten DNP-Wirkung zur Veratmung und Verringerung des Säuregehalts zu führen scheint.Die Neutralrotspeicherung in den leeren Vakuolen der Innenepidermis von Zwiebelschuppen hängt zwar nicht direkt von der Lebenstätigkeit der Zellen ab, doch scheint über p _h und (Semi-)Permeabilitätsänderungen eine gewisse indirekte Abhängigkeit vom Lebenszustand der Zellen zu bestehen.Die drei verwendeten Atmungsgifte ergaben nach längerer Einwirkung sichtbare, charakteristische Erscheinungen am Protoplasma: tröpfchenförmige, fettige Entmischungen (physiologische Lipophanerose), prämortale netzförmige Bildungen nach NaN₃-Behandlung. Bei Färbungsversuchen mit K₂CO₃-Zusätzen traten postmortale, fädige, doppelbrechende Gebilde an den koagulierten, plasmatischen Resten auf.HerrnDoz. Dr. H. Kinzel, Pflanzenphysiologisches Institut der Universität Wien, schulden wir für die freundliche Gewährung wertvoller Ratschläge und Hinweise außerordentlichen Dank.     

Steigerung der antibioticabildung von Streptomyceten-Stämmen durch Röntgenstrahlen

Zusammenfassung Durch Einwirkung von hohen Dosen Röntgenstrahlen (120000 bis 130000 r), die eine Abtötungsrate von 99,85±0,1% zur Folge hatten, war es möglich, die Antibioticabildung von Streptomyceten-Stämmen zu steigern. Die Bestrahlung der Ausgangskultur erfolgte auf Hafermehlagar. Die Sporen dieser Kultur befanden sich während der Strahleneinwirkung am Luftmycel in Luft als umgebendem Medium.Wegen ihrer geringen Überlebensrate war die Gewinnung von Einsporkulturen durch Ausstreichen einer geringen Sporenmenge auf einer Agarplatte gut möglich.Vom Streptomyces-Stamm Labornummer 4/122, einem Polyenbildner, konnten nach drei Bestrahlungsschritten Einsporkulturen ausgelesen werden, deren Aktivität gegenüber der Ausgangskultur auf das 17 fache gesteigert war. Die Austestung erfolgte mit Fusarium culmorum in einer Sporenkeimprüfung.Ist nach einer Bestrahlung die Überlebensrate von Streptomycetensporen sehr gering, so lassen sich mit der beschriebenen Methode leicht Einsporkulturen herstellen, auch wenn die Sporen noch in Ketten zusammenhängen. Eintretende morphologische und physiologische Veränderungen durch die Bestrahlungen sind hierbei zu erwarten.Eine abgesunkene Antibioticabildung konnte bei verschiedenen Streptomyceten-Stämmen durch Röntgenstrahlen reaktiviert werden.Mit 2 Textabbildungen     

Untersuchungen zur Photophosphorylierung bei Rhodospirillum molischianum und Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Die Thylakoide aus Rhodospirillum rubrum und Rhodospirillum molischianum werden nach Homogenisation der Zellen mit Ultraschall durch fraktionierte Zentrifugation isoliert. An diese Membranstrukturen ist das System der Photophosphorylierung gebunden. Die Aktivität dieses Systems in Abhängigkeit vom Redoxpotential des Mediums wird untersucht. Die stärkste Bindung anorganischen Phosphates wird unter Edelgasatmosphäre bei Zusatz von Spuren eines Elektronendonators (0,07 mol Succinat je Ansatz) beobachtet. Die cyclische Photophosphorylierung wird einerseits durch Sauerstoff und oxydierende Verbindungen wie K₃Fe(CN)₆ anderseits durch Überreduktion mittels reduzierter Redoxverbindungen wie 2,6-Dichlorphenolindophenol oder Phenazinmethosulfat (beide reduziert durch Ascorbat) unter Wasserstoffatmosphäre gehemmt. Die Sauerstoffhemmung kann durch reduziertes Phenazinmethosulfat zu 50% aufgehoben werden. Antimycin A blockiert die lichtabhängige Phosphorylierung; 2,4-Dinitrophenol dagegen hemmt kaum. Die zellfreien Systeme beider Arten zeigen die gleiche Abhängigkeit vom Redoxpotential obwohl R. rubrum wesentlich sauerstofftoleranter ist als R. molischianum und auch durch oxydative Phosphorylierung im Dunkeln ATP bilden kann. Die Befunde sprechen für eine Unabhängigkeit der cyclischen Photophosphorylierung von der Atmungskette und für eine starke Übereinstimmung im Aufbau der Elektronentransportsysteme für die cyclische Photophosphorylierung bei R. rubrum und R. molischianum.

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Summary The isolated thylakoide-structures (chromatophores) of Rhodospirillum molischianum and Rhodospirillum rubrum are investigated with regard to activity of cyclic, light induced phosphorylation. A high activity of the photochemical apparatus needs an optimal external oxidation-reduction potential. Over-oxidation by oxygen or K₃[Fe[CN)₆] inhibit just as much as over-reduction by hydrogen and N-methyl phenazonium methosulfate or 2,6-dichlorphenol-indophenole both reduced with ascorbate. The highest activity is observed in hydrogen atmosphere without an electron-donator system or in helium with traces (0,07 mol) of succinate. The inhibitoryeffect of oxygen can partly be compensated by reduced PMS. The photochemical apparatus of R. molischianum and R. rubrum react nearly in the same way on changes of the external oxidation-reduction potential and both systems are strongly inhibited by antimycin A but not by low concentrations of 2,4-dinitrophenole. R. molischianum is a strict anaerobic organism and can grow only in the light and under low oxygen partialpressure. In comparison with it R. rubrum is more oxygen-tolerant. The strain can grow under conditions of aerobic dark metabolism. The present results together with those of other investigations provide strong evidence for the conclusion that the systems of cyclic photophosphorylation in both organisms have the same composition and are relatively independent from the respiratory chain.

     

Morphologisch-experimentelle Untersuchungen über eine Faserverbindung der Retina mit den vegetativen Zentren des Zwischenhirnes und mit der Hypophyse

Zusammenfassung Bei Hunden, Kaninchen und beim Menschen wurde nach einer morphologisch faßbaren nervösen Bahn zwischen Retina und vegetativem Zwischenhirn gesucht, um die klinischen und experimentellen Beobachtungen einer Lichteinwirkung auf vegetative Vorgänge im Organismus zu erklären. Im normalen Zwischenhirn von Hund und Kaninchen sowie vom Menschen verlassen dicke Stränge markloser Nervenfasern den cranialen vorderen Abschnitt des Chiasma opticum und dringen über die Lamina terminalis in das Grau des 3. Ventrikels ein.Mit Hilfe einer Opticusdurchschneidung beim Kaninchen gelang es, den Zusammenhang dieser Nervenfasern mit dem Chiasma einwandfrei nachzuweisen. Von den angewandten Färbe- und Imprägnationsmethoden erwies sich die Bielschowsky-Methode in eigener Modifizierung als sehr geeignet, da sie die degenerierten Nervenfasern besonders intensiv imprägniert. An degenerativen Merkmalen wie knotigen Verdickungen, kolbigen Auftreibungen, Ring- und Ösenbildungen sowie granulären Zerfallserscheinungen lassen sich die in das Zwischenhirn eintretenden Nerven relativ leicht erkennen. Infolge ihres degenerativen Zustandes können die aus der Sehnervenkreuzung stammenden marklosen Nervenfasern verfolgt werden: Nach ihrem Ursprung aus dem oberen, ventralen Chiasmabezirk begeben sich vegetative Opticusfasern in die vordere Begrenzung des 3. Ventrikels, in die Lamina terminalis. Indem die degenerierten marklosen Fasern die Lamina terminalis und die seitlich von ihr gelegene Substanz als Leitbahn benutzen, schieben sich die vegetativen Opticusfasern in die Subst. grisea des Rec. opticus und des 3. Ventrikels vor. Die als retino-hypothalamische Wurzel bezeichnete Fasermasse erscheint auf Sagittalschnitten und auf Horizontalserien nach einer Opticusdurchtrennung in degeneriertem Zustand. Oberhalb des Chiasma opticum breiten sich in der Regio supraoptica chiasmatis retino-hypothalamische Nerven bis zur Mitte zwischen Chiasmawölbung und Commissura rostralis aus. In einem Bogen der oberen Chiasmawölbung folgend, erreichen die vegetativen Opticusfasern den N. paraventricularis und finden sich in feiner Verteilung ebenfalls im N. infundibularis tuberis. Zahlreiche Nervenzellen des N. paraventricularis lassen in den Zwischenhirnen von Versuchstieren die Anzeichen einer Degeneration erkennen. In ihrem weiteren Weg durchziehen die retino-hypothalamischen Nerven das Infundibulum und den Hypophysenstiel und breiten sich in diffuser Anordnung im Hinterlappen der Hypophyse aus. Die vegetativen Opticusfasern benutzen in ihrem kontinuierlichen Verlauf durch das Zwischenhirn mit einigen Abweichungen das unmittelbar unter dem Ependym gelegene Gewebe.Die retino-hypothalamischen Nervenfasern werden mit Wahrscheinlichkeit als die Fortsätze der von Becher in der Retina beschriebenen vegetativen Nervenzellen angesehen, die den Einfluß des Lichtes auf die vegetativen Zentren des Zwischenhirnes im Sinne eines heliotropen Steuerungs- und Bewirkungs systems vermitteln sollen. Schädigungen von verschiedenen Netzhautquadranten lassen vermuten, daß die retino-hypothalamischen Nervenfasern in cranialer Lage den N. opticus durchlaufen. Die allmähliche Abnahme der Elemente des retinohypothalamischen Fasersystems auf dem Weg zum Hinterlappen der Hypophyse spricht für eine Endigung der vegetativen Opticusfasern in der Wand des 3. Ventrikels, im N. paraventricularis, im N. infundibularis tuberis und im Infundibulum sowie im Hypophysenhinterlappen. Einige nach Opticusdurchschneidung auftretende Wachstumserscheinungen am Ependym des Rec. opticus deuten auf einen engen funktionellen Zusammenhang von retino-hypothalamischen Nerven, Ependym und Liquortätigkeit.Meinem Chef, Herrn Prof. Dr. Dr. Becher, in Dankbarkeit zu seinem 60. Geburtstag gewidmet.     

Rhythmische Erregungen in den optischen Zentren von Calliphora erythrocephala

Zusammenfassung Die rhythmischen Aktionspotentiale in den optischen Ganglien der Schmeißfliege (Calliphora erythrocephala) werden untersucht.Wird das Komplexauge von Calliphora belichtet, so können vom Ganglion opticum II schnelle, rhythmische Aktionspotentiale, 'Belichtungsrhythme , abgegriffen werden (Abb. 1). Sie treten im Bereich physiologischer Temperaturen und Lichtintensitäten stets und unabhängig von Schädigungen auf. Sie sind die einzige Form von Erregung, die zwischen dem retinalen Bereich und dem Cerebralganglion nachgewiesen werden kann. Die Belichtungsrhythmen zeigen gesetzmäßige Abhängigkeiten von den Reizgrößen. Es ist daher wahrscheinlich, daß sie in die Kausalkette der bei Belichtung des Auges ablaufenden zentralen Vorgänge eingeschaltet sind.Die optischen Ganglien werden mit einer Doppelmikroelektrode abgetastet. Da die Spannung zwischen zwei eng benachbarten Elektroden in der Nähe der Spannungsquelle am größten sein muß, kann gezeigt werden, daß die Belichtungsrhythmen wahrscheinlich in der äußeren Körnerschicht des Ganglion opticum II entstehen (Abb. 14 und 15).Als Maß für die Größe der Belichtungsrhythmen wird die größte während einer Belichtung auftretende Amplitude gewählt, die 'Maximalamplitud ; sie hängt stetig und reproduzierbar von der Zahl belichteter Ommatidien, von der Lichtintensität und vom Adaptationszustand des Auges ab (Abb. 5, 6, 7, 8, 10, 11 und 12).Die Amplituden der Belichtungsrhythmen klingen bei längerer Belichtung allmählich ab (Helladaptation), (Abb. 1C, Abb. 5). Die Heiladaptationszeit ist der Maximalamplitude proportional (Abb. 6, 8, 9 und 10). Wird die Belichtung vor dem völligen Abklingen der Rhythmen unterbrochen, so werden sie durch den Aus-Effekt des Retinogramms gehemmt und brechen sofort und vollkommen ab (Abb. 1 D). Die Dunkeladaptation ist selbst nach vorangegangener Belichtung mit sehr hohen Lichtintensitäten nach spätestens einer Minute abgeschlossen (Abb. 6 und 7).Die Frequenz der Belichtungsrhythmen liegt zwischen 100 sec^–1 und 250 sec^–1, sie nimmt mit steigender Temperatur zu (Tabelle 1). Die Frequenz ist unabhängig von der Lichtintensität, vom Adaptationszustand d von der Zahl belichteter Ommatidien.Während der einzelnen Belichtung zeigen die Rhythmen ein verschieden starkes Schwanken der Amplitude, eine Amplitudenmodulation. Die Modulation hängt vom Präparat und vom Präparationszustand ab.Durch den Vergleich der verschiedenen Modulationstypen und durch gleichzeitige Ableitung an mehreren Stellen des Ganglions können die physikalischen Überlagerungsvorgänge untersucht werden. Die Einzelschwingungen physiologischer Einheiten überlagern sich am gemeinsamen Ableitwiderstand zwischen den Elektroden. Durch die Art der Überlagerung wird die Modulationsform bestimmt. Sie hängt im besonderen von der Frequenz und der Phasenlage der Einzelrhythmen und von physiologischen Synchronisationsvorgängen ab (Abb. 1, 2 und 16).Auch wenn ein Bereich der Retina gereizt wird, der nur wenige Sinneszellen umfaßt, treten Belichtungsrhythmen wie bei großen Reizflächen auf (Abb. 12). Deshalb wird die Möglichkeit diskutiert, daß bereits die kleinste physiologische Einheit im Ganglion mit rhythmischer Erregung antwortet, die in ihrer Amplitude, nicht aber in ihrer Frequenz vom Reiz abhängt.Herrn Prof. Dr. H. Autrum danke ich für das stete Interesse, das er den Untersuchungen entgegengebracht hat. Die Untersuchungen wurden zum Teil mit Apparaten durchgeführt, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft Herrn Prof. Autrum zur Verfügung stellte.     

Ontogenese und topographische Histochemie der Bernsteinsäuredehydrogenase in der Leber einiger nager

Zusammenfassung Histochemische Untersuchungen über die Verteilung der Bernsteinsäuredehydrogenase (SDH) im Leberparenchym einiger Nager haben gezeigt, daß die Fermentkonzentration während der Fetalperiode sehr gering ist und nach der Geburt innerhalb weniger Wochen auf Werte ansteigt, die denen erwachsener Tiere entsprechen.Das Muster der Fermentverteilung stimmt bei allen untersuchten Arten (Kaninchen, Ratte, Meerschweinchen) grundsätzlich überein und variiert lediglich mit der Läppchengliederung der betreffenden Art. Die Fermentkonzentration ist stets in jenen Parenchymarealen am größten, die terminalen und präterminalen Pfortader- und Leberarterienästen anliegen; von dort sinkt sie in Richtung auf die Zentral- und Sublobularvenen relativ stark ab. Infolge des Kontrastes zwischen fermentreichen periportalen und fermentarmen perivenösen Parenchymbezirken tritt die artspezifische Läppchengliederung deutlich hervor.Auf Grund der histochemischen Befunde ist jener Parenchymanteil als Bau- und Funktionselement des Organs anzusehen, der vom gleichen terminalen Pfortader- und Leberarterienast gespeist und durch die Zentralvenen der umliegenden Läppchen drainiert wird. Dieser Parenchymteil entspricht dem sog. portalen Läppchen nach Mall (1953) oder dem Acinus nach Rappaport (1959). Das Muster von Parenchymschäden stimmt mit dem Muster der Fermentverteilung grundsätzlich überein und wird offenbar von der Gliederung der terminalen Strombahn bestimmt.Nach den vorliegenden histochemischen und mikrochemischen Befunden ist eindeutig erwiesen, daß der Stoffbestand und damit die Funktion der einzelnen Parenchymareale planmäßig mit deren Standort innerhalb der Läppchen variiert. Die funktionelle Heterotopie der Leber (Zeiger 1952) ist damit auch histo- und mikrochemisch belegt. Das lenkende Prinzip, das der histochemischen Stoffverteilung zugrunde liegt und die Folgerungen, die sich aus den neueren Befunden für das Verständnis der funktionellen Gliederung des Organparenchyms ergeben, werden an Hand des Schrifttums und der eigenen Befunde diskutiert.     

Die Cuticula der Epidermis des Regenwurms (Lumbricus terrestris L.)

Zusammenfassung Die um 3–4 dicke Cuticula des Regenwurms (Lumbricus terrestris L.) besteht aus 20–30 sich annähernd rechtwinklig kreuzenden Lagen von Cuticulafibrillen. Senkrecht zu und zwischen den sich kreuzenden Fibrillen verlaufen röhrenförmige Zellfortsätze, Cuticulakanälchen von der Oberfläche der Epithelzelle zur Epicuticula. Die Epicuticula bildet eine kontinuierliche, mit feinen, dicht stehenden Exkreszenzen besetzte Schicht. Die zelluläre, respektive extrazelluläre Natur der Cuticulastrukturen und ihr funktionelles Verhalten werden besprochen. Anmerkung bei der Korrektur. Die Herren D. Peters (Hamburg) und W. J. Schmidt (Gießen) machten uns auf die Untersuchung der Cuticulastruktur des Regenwurms durch Reed und Rudall (1948) aufmerksam.Die von den englischen Autoren gewonnenen Abdruckpräparate aus verschieden tiefen Schichten der Cuticula stimmen mit den hier gezeigten Schnittpräparaten vorzüglich überein und ergänzen sie durch die Aufsicht auf die freie Oberfläche. Mit der Abdrucktechnik sind jedoch die Cuticula-Kanälchen zwischen den Fibrillen nicht erkannt worden. Einige der Vermutungen über die Bildung der Cuticulafibrulen (s. auch Rudall 1950) dürften deshalb hinfällig geworden sein. Über die chemische Zusammensetzung der Cuticula und ihre chemischen Unterschiede gegenüber Kollagen s. Watson und Smith (1956).Mit dankenswerter Unterstützung durch das Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen durchgeführte Untersuchung.     

Zur Frage des Einflusses von Spurenelementen auf Bacillus asterosporus

Zusammenfassung Der Einfluß des Kobalts im Kohlenhydratstoffwechsel von Bac. asterosporus wird untersucht. Bei der optimalen Konzentration von 4 Co/ml wird die Kohlensäurebildung bei den untersuchten Kohlenstoffquellen Dextrose, Saccharose, Fructose und Mannit durchschnittlich um 80% reduziert. Der ökonomische Koeffizient erfährt bei Dextrose eine Erhöhung um 100%, bei Saccharose um 30%, der Atmungskoeffizient bei allen vier Kohlenstoffquellen eine Erniedrigung von 55–89%. Ascorbinsäure zeigt die gleiche Reduktion der Kohlensäurebildung wie Kobalt, während Aneurin darauf keine Wirkung ausübt. Der r_H-Wert wird durch Kobalt vermindert. Aus den Ergebnissen wird im Zusammenhang mit anderen Arbeiten geschlossen, daß der Stoffwechsel des fakultativ anaeroben Bac. asterosporus durch Kobalt mehr zur anaeroben Seite hin und zu homolaktischer Gärung verschoben wird. Die Untersuchungen zur Aufklärung des Wirkungsmechanismus von Kobalt werden fortgesetzt.Teilweise vorgetragen am 20. September 1954 anläßlich der österreichischen Mikrobiologentagung in Innsbruck (Dedic 1955).