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     

Veränderungen der Phosphatfraktionen,besonders des Polyphosphates,bei synchronisierten Ankistrodesmus braunii-Kulturen

Zusammenfassung Ankistrodesmus braunii wurde in phosphathaltigem (5 · 10^-3 mol PO ₄ ^--- /l) und in Phosphatmangel-Nährmedium (ca. 1 · 10^-7 mol PO ₄ ^--- /l synchron kultiviert (14 Std Licht zu 10 Std Dunkel). Durch fraktionierte Extraktion wurden die pool-Änderungen der verschiedenen Phosphatfraktionen, besonders die des Polyphosphats während des Lebenscyclus der Algen bei + und-P-Kulturen gemessen. Während der Lichtphase findet bei den +P-Kulturen eine beträchtliche Erhöhung des Gesamtphosphates statt, die im Dunkeln fehlt. Bei fast konstantem niedrigem Orthophosphat-pool zeigte sich eine Zunahme des Po, und ein besonders starker Anstieg der Polyphosphat- und Nucleinsäurephosphatfraktion. Im Laufe des Synchroncyclus finden charakteristische erhebliche Schwankungen im prozentualen Anteil der verschiedenen Phosphatfraktionen statt, die bei + und-P-Kulturen weitgehend gleich verlaufen. Besonders auffällig ist der inverse Verlauf des Polyphosphates gegenüber dem Nucleinsäurephosphat während der späten Licht- und der gesamten Dunkelphase. Die Polyphosphate sind demnach in starkem Umfang am Phosphatstoffwechsel beteiligt. In der Diskussion werden die Veränderungen der Phosphatfraktionen mit den verschiedenen Entwicklungsphasen der Algen während des Synchroncyclus in Beziehung gesetzt.

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Changes in phosphate fractions, especially the polyphosphates, in synchronously growing cultures of Ankistrodesmus braunii

Summary The unicellular alga Ankistrodesmus braunii was grown by synchronous culture method in a phosphate containing medium of 5 · 10^-3 M PO₄ and in a phosphate deficient medium of about 1 · 10^-7 M PO₄ · (14^h light to 10^h darkness).The pool changes of the various phosphate fractions, especially of the polyphosphates, during the life cycle of the algae, cultured in plus or minus phosphate containing medium, were determined by fractionating extraction.Contrary to darkness, during the light phase an exceptional increase in the total phosphate is observed.While the orthophosphate pool remains at an almost constant level, an increase is seen in the Po, and an significantly stronger increase occurs in the polyphosphate and nucleic acid phosphate fraction. During the synchronous life cycle of the algae characteristic changes occur in the percentage of the various phosphate fraction. These changes are the same in plus und minus P-cultures.The diverse course of the polyphosphate as compared with the nucleic acid phosphate during the late light phase and the entire dark phase is significant.It follows therefore that the polyphosphates are strongly involved in the phosphate metabolism of the algae.In the discussion, correlations of the changes in the phosphate fractions with the various developmental stages of the alga during its synchronous life cycle were tentatively made.

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Abkürzungen TCE Trichloressigsäure - P Phosphat - Pa Orthophosphat - Po Organisches säurelösliches Phosphat - Pp Polyphosphat - NS-P Nucleinsäurephosphat     

Physiologische und biochemische Beiträge zur Taxonomie der Gattung Chlorella

Zusammenfassung 16 nicht-autotrophe Chlorella-Stämme erwiesen sich als auxotroph (benötigen Thiamin). 14 dieser Stämme sind außerdem mesotroph (können kein Nitrat verwerten). Chlorella protothecoides Krüger (14 Stämme) enthält keine Hydrogenase, ist nicht zur Reduktion von Nitrat befähigt, verflüssigt nicht Gelatine, bildet bei N-Mangel keine Sekundär-Carotionoide, bleicht bei Kultur mit Glucose aus, und erreicht die Grenze des Wachstums im sauren Bereich bei pH 3,5–4,0.Die beiden anderen Stämme haben Hydrogenase-Aktivität, können Nitrat als N-Quelle verwenden, verflüssigen nicht Gelatine, bilden keine Sekundär-Carotinoide, bleichen bei Kultur mit Glucose nicht aus und erreichen die Grenze des Wachstums bei pH 4,5–5,0. Sie werden als Chlorella VI bezeichnet.

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Physiological and biochemical contributions to the taxonomy of the genus Chlorella V. The auxotrophic and mesotrophic species

Summary 16 non-autotrophic Chlorella strains were found to be auxotrophic (i.e., require thiamine). 14 of these strains are also mesotrophic (i.e., unable to utilize nitrate). Chlorella protothecoides Krüger (14 strains) does not contain hydrogenase, is unable to reduce nitrate, does not liquefy gelatin, does not synthesize secondary carotenoids when nitrogen is deficient, loses its chlorophyll when grown in the presence of glucose, and reaches its limit of growth at pH 3.5–4.0.The two other strains contain hydrogenase, are able to use nitrate as a source of nitrogen, do not liquefy gelatin, do not synthesize secondary carotenoids, do not lose their chlorophyll when grown in the presence of glucose, and reach their limit of growth at pH 4.5–5.0. They are designated as Chlorella VI.

     

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.

     

Konstitutive Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase bei Glucose verwertenden Mutanten von einem kryptischen Wildstamm

Zusammenfassung Von Wildtyppopulationen von Hydrogenomonas H 16 und anderen Stämmen, die lediglich Fructose, aber nicht Glucose zu verwerten vermögen, wurden Glucose verwertende Mutanten isoliert. Sämtliche Mutanten stimmen in zwei Merkmalen überein: 1. sie bilden Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase konstitutiv und 2. die Substratsättigungskurve der Veratmung von Glucose verläuft flacher als die für Fructose. Während die Atmungsrate bei 1,66 mM Fructose schon maximal ist, erreicht die Veratmung von Glucose bei 1,66 mM Glucose erst 15 bis 55%. Die Beziehungen zwischen diesen pleiotropen Effekten (Glucoseverwertung und konstitutive Bildung der Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase) sind unbekannt.

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Constitutive glucose-6-phosphate dehydrogenase in mutants utilizing glucose, which are derived from cryptic wildtype strains

Summary Wildtype cells of Hydrogenomonas H 16 and of similar strains of Hydrogenomonas utilize only fructose; they are unable to use glucose as a carbon source. Mutants were isolated which are able to grow on glucose. Ten of these mutants were investigated and found to be similar with regard to the following properties: 1. they are constitutively derepressed for the formation of glucose-6-phosphate dehydrogenase, 2. the substrate saturation curve of the respiration of glucose is unlike of the fructose curve. While the respiratory rate with fructose as a substrate is already maximal at 1.66 mM fructose, the respiratory rate for glucose as a substrate (at 1.66 mM) amounts only to 15 to 55% of the maximal rate (substrate saturation). The relationships between these pleiotropic effects (glucose utilization and constitutive glucose-6-phosphate dehydrogenase) are unknown.

     

Die Schreckstoffzellen von Phoxinus phoxinus und Morulius chrysophakedion (Cyprinidae,Ostariophysi, Pisces)

Zusammenfassung Die Untersuchung der Histochemie und der Ultrastruktur der Schreckstoffzellen von Phoxinus phoxinus und Morulius chrysophakedion (Cyprininae, Cyprinidae, Cypriniformes, Ostariophysi) führte zu übereinstimmenden Ergebnissen. Unmittelbar perinucleär sind Ribosomen, Mitochondrien und ein Golgikomplex nachweisbar, von dem ein Netzwerk tubulärer Systeme ausgeht. Histochemisch sind in unmittelbarer Kernnähe gelegentlich Glykogengranula, stets ein deutlicher RNS-Gehalt und die Aktivitäten der Succinatdehydrogenase, der Lactatdehydrogenase, in einigen Zellen der Glucose-6-phosphat-dehydrogenase darstellbar. Im gesamten Cytoplasma der Schreckstoffzelle ist die Aktivität der Leucinaminopeptidase vorhanden, deren Maximum ebenfalls in Kernnähe vorliegt. Nur im kernfernen Cytoplasma wurden Proteine und diastaseresistente Polysaccharide nachgewiesen. Aus den Ergebnissen geht hervor, daß die Schreckstoffzellen sekretorisch tätig sind; vermutlich handelt es sich bei dem spezifischen Sekret um ein kleinmolekulares Protein.

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The alarm substance cells of Phoxinus phoxinus and Morulius chrysophakedion (Cyprinidae, Ostariophysi, Pisces)Histochemical and electron microscopical study

Summary The histochemical studies of the alarm substance cells from Phoxinus phoxinus and Morulius chrysophakedion (Cyprininae, Cyprinidae, Cypriniformes, Ostariophysi) are in total agreement with the results of the ultrastructural investigations. Perinuclear ribosomes, mitochondria, and a golgi complex are demonstrated. A tubular network radiates from the golgi complex. Histochemically, glycogen granula can occasionally be demonstrated in proximity to the nucleus. Consistently a strong RNA reaction as well as succinic-dehydrogenase activity, lactic-dehydrogenase activity, and in some cells glucose-6-phosphatedehydrogenase activity can be shown. In the cytoplasm of the alarm substance cell leucyl-aminopeptidase activity exists; its maximum lies in vicinity of the nucleus. Proteins and diastase-resistant polysaccharides are found only in cytoplasm not directly adjacent to the nucleus. The results indicate that the alarm substance cells show a secretory activity. It is assumed that the specific secrete is a protein of low molecular weight.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Denitrifikation bei Hydrogenomonas eutropha Stamm H16

Zusammenfassung Hydrogenomonas eutropha (syn. Alcaligenes eutrophus) Stamm H 16 wächst anaerob mit Fructose und Nitrat bzw. Nitrit. Autotrophanaerobes Wachstum unter einer H₂-CO₂-Atmosphäre (90+10 Vol.-%) mit Nitrat als einzigem Wasserstoff-Acceptor ist minimal.Während des anaeroben Wachstums mit Nitrat sind zwei Phasen zu unterscheiden. In der ersten Phase erfolgt die Zellvermehrung auf Kosten der Reduktion von Nitrat zu Nitrit; dieses wird angehäuft. In der zweiten Phase wird Nitrit unter Bildung von Stickstoff reduziert.Gewaschene, anaerob gewachsene Zellen reduzieren Nitrat und Nitrit unter Bildung von N₂. Stöchiometrische Experimente mit H₂ oder Fructose als H-Donatoren lassen darauf schließen, daß Stickstoff das einzige Produkt der Denitrifikation durch die Zellen ist. Diese Schlußfolgerung wurde durch eine massenspektrometrische Analyse des gebildeten Gases bestätigt. Aerob gewachsene Zellen reduzieren Nitrat nur zu Nitrit. In Gegenwart von Ammonium-Salz gewachsene Zellen reduzieren Nitrat mit sehr geringer Rate.Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß Stamm H 16 über nur eine Nitratreductase verfügt. Die Bildung des Enzyms ist durch Ammonium reprimierbar; O₂ ist ohne Einfluß. Die Nitritreductase fand sich sowohl in der löslichen Fraktion als auch in den gereinigten Partikeln lokalisiert. Das Nitritreductase-System wird nur unter anaeroben Bedingungen gebildet.

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Denitrification in Hydrogenomonas eutropha strain H16

Summary The hydrogen bacterium Hydrogenomonas eutropha (syn. Alcaligenes eutrophus) strain H 16 is able to grow anaerobically with fructose and nitrate or nitrite, respectively. Autotrophic anaerobic growth under a gas atmosphere of hydrogen and carbon dioxide (90+10 vol-%) with nitrate as the sole hydrogen acceptor is minimal.During anaerobic growth with nitrate as H-acceptor, two growth phases are distinguishable: During the first phase cell growth occurs with the reduction of nitrate to nitrite, which is accumulated; on the second phase nitrite is reduced with the formation of gaseous nitrogen.Washed, anaerobically grown cells reduce nitrate and nitrite with the formation of N₂. Stoichiometric experiments employing hydrogen or fructose as the hydrogen donors are consistent with the conclusion that nitrogen is the sole product of denitrification by these cells. This was confirmed by mass spectrometric analysis of the gas formed. Aerobically grown cells are able to reduce nitrate only to nitrite; when grown in the presence of ammonia, the reduction rate is very low.The results indicate that strain H 16 contains only one nitrate reductase. The formation of this enzyme system is not influenced by oxygen, however, is repressed by ammonia.When employing a purified soluble fraction and particles, nitrite reductases were found in both fractions. The nitrite reductase system is formed only under anaerobic conditions.

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Abkürzungen MB Methylenblau - PMS Phenazinmethosulfat     

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

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

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

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

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Eisengehalt und Elektronendonator-Spezifität der Nitratreductase von Ankistrodesmus

Summary Nitrate reductase (EC 1.6.6.1-2) purified from nitrogen-deficient cells of Ankistrodesmus braunii has the same characteristics previously described for the enzyme from Chlorella fusca. Nitrogen-deficient cells were chosen as a source for nitrate reductase because of a pronounced rise of enzymatic activity after about 20 days of growth, which surpassed even the specific activity present in normal cells. This nitrate reductase exhibits a twofold specificity towards NADH and NADPH which shows a constant ratio during enzyme purification and cannot be separated by gelfiltration or density gradient centrifugation. By growing Ankistrodesmus in the presence of radioactive ⁵⁵Fe, the incorporation of this metal into the purified enzyme could be demonstrated. A scheme is presented for the enzymatic mechanism of nitrate reduction in green algae.     

Über das Wasserstoff aktivierende System von Hydrogenomonas H16

Zusammenfassung In zellfreien Extrakten aus Hydrogenomonas H 16 ist die Hydrogenase-Aktivität auf zwei Fraktionen verteilt, die durch einstündiges Zentrifugieren bei 100 000 g voneinander getrennt werden können. Die überstehende Fraktion reduziert Methylenblau, NAD, FMN, FAD und Sauerstoff, aber nicht NADP. Die Partikelfraktion reduziert Methylenblau und, anscheinend als einzigen physiologischen H-Acceptor, Sauerstoff. Cyanid und Kohlenmonoxyd hemmen nur die Sauerstoff-Reduktion durch die Partikelfraktion, aber nicht die der überstehenden Fraktion. Die Funktionen der beiden Hydrogenasen werden diskutiert.

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Summary In cell-free extracts of Hydrogenomonas H 16, the hydrogenase activity is found in two fractions which can be separated by centrifugation at 100000 g for one hour. The supernatant reduces methylene blue, NAD, FMN, FAD and oxygen, but not NADP. The particle fraction reduces methylene blue and apparently, only oxygen as a physiological H-acceptor. Cyanide and carbon monoxide inhibit oxygen reduction by the particle fraction, but not that of the supernatant. The functions of both hydrogenases are discussed.

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Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissen-schaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1965.     

Die Histotopik einiger Oxydoreduktasen im Hoden von Hund und Katze

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

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

     

Untersuchungen über die L-Äpfelsäure-abbauenden Enzyme von Schizosaccharomyces acidodevoratus

Zusammenfassung Der Abbau von L-Äpfelsäure wird bei Schizosaccharomyces acidodevoratus von einer Malat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.37) und einer Oxalacetat-Decarboxylase (EC 4.1.1.3) katalysiert. Stoffwechselprodukt ist Brenztraubensäure. Eine Pyruvat-Decarboxylase (EC 4.1.1.1) und Alkohol-Dehydrogenase (EC 1.1.1.1) wandeln die Brenztraubensäure in Alkohol und CO₂ um. In einer Nebenreaktion entsteht Acetoin. Lactat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.27) ist nicht nachweisbar.

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Studies on the Enzymes of Schizosaccharomyces acidodevoratus, decomposing L-malic acid

Summary The decomposition of L-malic acid by Schizosaccharomyces acidodevoratus is catalized by a malate dehydrogenase (EC 1.1.1.37) and an oxaloacetate decarboxylase (EC 4.1.1.3). Pyruvic acid is an intermediate. This acid is converted into ethylalcohol and CO₂ by a pyruvate decarboxylase (EC 4.1.1.1) and an ethylalcohol dehydrogenase (EC 1.1.1.1). The decarboxylation of pyruvic acid yields small amounts of acetoin. The occurrence of lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27) could not be established in our preparations.

     

Über das ätherische Öl von Grünalgen

Zusammenfassung Das ätherische Öl der Gattung Chlorella erweist sich als taxonomisch besonders wertvolles Merkmal, weil es ähnlic wie das enzym Hydrogenase gegenüber Mutation weitgehend stabil ist. Die 21 Mutanten von C. fusca C-1.1.10 bilden sämtlich ätherische Öle, aber nur wenige Proazulene. 2 Mutanten von C. kessleri C-1.1.12 bilden ebenso wie der Wildstamm ätherisches Öl und Proazulene.

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On the essential oil of green algaeIII. The oils of some Chlorella mutants

The stability against mutation of essential oil formation in the genus Chlorella is similar to that of hydrogenase. Both characters are therefore of special value in Chlorella taxonomy. All the 21 mutants of C. fusca C-1.1.10 produce essential oils, but only a few of them produce proazulenes. Two mutants of C. kessleri C-1.1.12 produce essential oils and proazulenes like the wild type.

     

Morphologische und physiologische Untersuchungen an Zellen von Nitrobacter winogradskyi Buch

Zusammenfassung Wir untersuchten elektronenmikroskopisch das periphere Membransystem und die Polyphosphatgranula in Schnitten von Nitrobacter winogradskyi und verglichen beide mit physiologischen Daten. Die Nitrit-Oxydationsaktivität ist abhängig von der Konzentration des Cytochroms c. Ganz allgemein haben Zellen mit einer hohen Aktivität eine große, solche mit einer niedrigen eine kleine Cytochrommenge. Entsprechend ändert sich der Membrangehalt. Aktive Zellen mit hohem Cytochromgehalt enthalten viele Membranen, inaktive mit geringem Gehalt nur wenige. Außerdem ist die Aktivität pro Cytochrommolekül nicht konstant. Zellen, die lange Zeit ohne Nitrit gestanden haben, besitzen eine niedrige, solche aus der logarithmischen Wachstumsphase eine hohe Umsatzrate. Die Ursache ist nicht bekannt. Die Zahl der Polyphosphatgranula steigt mit zunehmendem Gehalt an Polyphosphaten in der Bakterienzelle.

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Morphological and physiological investigations in Nitrobacter winogradskyi Buch

Summary The peripheral membrane system and polyphosphate granules of Nitrobacter winogradskyi as they are revealed by sections studied in the electron microscope are regarded in relation to physiological data. The activity of nitrite oxydation depends on the concentration of cytochrome c. Cells being highly active generally show a relatively high amount of cytochrome c, whereas this is not the case in less active cells. The number of membrane pairs is affected simultaneously: active cells of high cytochrome concentration contain a high number of membrane pairs; those which are less active and have a lower cytochrome concentration, possess only a few membrane pairs. In addition the activity per mol cytochrome varies. Cells having been short of nitrite for a long time show a low turnover rate, whereas in the logarithmic phase of growth the turnover rate is considerably higher. The reason of this is not yet known. The number of polyphosphate granules increases in relation to the amount of polyphosphate found in the bacterial cell.

     

Der Einfluß der Kulturbedingungen auf den Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid(phosphat)-Gehalt in Zellen von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung In Zellen von R. rubrum war das Verhältnis von oxydiertem zu reduziertem NAD(P) vom Sauerstoffpartialdruck im Medium, der Lichtintensität und der Nährbodenzusammensetzung abhängig. In ruhenden Kulturen unter aeroben Bedingungen im Licht oder im Dunkeln und anaerob bei hoher Lichtintensität, wenn der ATP-Pool in den Zellen groß ist, beobachtete man einen relativ hohen Wert für das Verhältnis von NAD(P)⁺/NAD(P)H. Unter Kulturbedingungen, bei denen der ATP-Gewinn der Zellen gering ist (anaerob Schwachlicht oder anaerob Dunkel), sank das Verhältnis von NAD(P)⁺/NAD(P)H ab. Die niedrigsten Werte für das Verhältnis von NAD(P)⁺/NAD(P)H wurden dementsprechend in anaerober Dunkelkultur, die höchsten in aerober Lichtkultur gefunden.Anaerob im Dunkeln war der NAD(P)H-Spiegel auch vom Substrat abhängig: mit Fructose oder ohne Substrat beobachtete man einen sehr großen NAD(P)H-Pool in den Zellen; nach Zugabe von Acetat, Succinat, Pyruvat oder Malat sank der Spiegel der reduzierten Coenzyme ab.In wachsenden Kulturen (außer anaerob im Dunkeln) nahm die relative Konzentration von NAD⁺ und der NADP⁺-Pool im Vergleich zu ruhenden Zellen stark zu (3-5fach).Änderungen im Verhältnis von NAD⁺/NADH und von NADP⁺/NADPH waren aber nicht unter allen Kulturbedingungen direkt korreliert.Es wird diskutiert, wieweit das Adenylatsystem und das NAD(P)-System einen regulativen Einfluß auf die Bacteriochlorophyll-Synthese und die Morphogenese bei Athiorhodaceae haben.

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The influence of culture conditions on the NAD(P) content of Rhodospirillum rubrum cells

Summary In cells of R. rubrum the ratio of oxidized to reduced NAD(P) depended on the oxygen pressure in the medium, the light intensity, and the composition of the medium. The ratio of NAD(P)⁺/NAD(P)H was high under conditions when the ATP-pool in the cell is large, viz. in resting cultures either kept aerobically in the light or in the dark or kept anaerobically in strong light. The quotient NAD(P)⁺/NAD(P)H decreased under conditions of reduced ATP-synthesis in the cells (anaerobic in dimlight or in the dark). Consequently, the lowest NAD(P)⁺/NAD(P)H value was observed in anaerobic dark cultures, the highest in aerobic light cultures.Under anaerobic conditions in the dark, the NAD(P)H level depended also on the substrate: with fructose or without any substrate, a large NAD(P)H pool was observed; the level of reduced coenzymes decreased upon addition of acetate, succinate, pyruvate, or malate.In growing cultures (except under anaerobic conditions in the dark) the relative concentration of NAD⁺ and the NADP⁺ pool showed a considerable increase (3 to 5 fold), as compared with resting cells. However, the changes in the proportions of NAD⁺/NADH and NADP⁺/NADPH were not directly correlated under all culture conditions.The regulative influence of the adenylate and the NAD(P) systems on the synthesis of bacteriochlorophyll and morphogenesis in Athiorhodaceae is discussed.

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Abkürzungen BChl Bacteriochlorophyll a - NAD(P) NAD-Nucleotide=reduziertes und oxydiertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid und Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat Herrn Prof. Dr. H. Engel zum 70. Geburtstag gewidmet.     

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

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

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

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

     

Untersuchungen über die Bedeutung der Biosynthese von Sekundär-Carotinoiden als Artmerkmal bei Grünalgen

Zusammenfassung Unter extremen Bedingungen, z. B. bei starkem Austrocknen und bei UV-Bestrahlung der Stammkulturen, entstehen bei der chlorococcalen Grünalge Selenastrum gracile (Stamm 278-2) Formen, die im Gegensatz zum Ausgangsstamm bei Stickstoffmangel keine Sekundär-Carotinoide (hier Astaxanthinester, Canthaxanthin) mehr synthetisieren können. Nach 10–12 Passagen auf neues Nährmedium wird der Verlust dieser Fähigkeit wieder ausgeglichen, und die Formen entsprechen dem Ausgangsstamm. Im Gegensatz dazu können die bei Chlorella fusca (Stamm 211–8b) induzierten Formen, die ebenfalls bei Stickstoffmangel keine Sekundär-Carotinoide bilden, auch nach 20 Passagen nicht zum Ausgangsstamm revertieren.

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Studies on the importance of the biosynthesis of secondary carotenoids as a taxonomic character in green algae

Summary Under certain extreme conditions, i.e. desiccation and UV-irradiation, cells of the green chlorococcalean alga Selenastrum gracile (strain 278-2), which normally produce secondary carotenoids (esters of astaxanthin and canthaxanthin) under nitrogen-deficient conditions, will be changed to forms which are not able to biosynthesize such polyenes. The loss of this taxonomic character will recover after 10–12 transfers in fresh culture medium. In contrast, forms of Chlorella fusca (strain 211–8b) obtained as above do not revert to the wild type producing secondary carotenoids, not even after 20 transfers.

     

Chemolithotrophes Wachstum von Hydrogenomonas H16 im Chemostaten mit elektrolytischer Knallgaserzeugung

Zusammenfassung Ein Chemostat zur Kultur von Knallgasbakterien mit begrenzenden Konzentrationen von Wasserstoff und Sauerstoff wird beschrieben. Die Gase werden durch Elektrolyse des Mineralmediums erzeugt. Durch Verwendung von zwei Anoden, von denen die eine außerhalb des Kulturgefäßes angeordnet ist, läßt sich das Verhältnis H₂/O₂ innerhalb weiter Grenzen verändern. Zur Steuerung und Veränderung der Flußrate zwischen 20 und 720 ml/Std dient ein Tropfenzähler mit Platinkontakten, ein Magnetventil und ein Impulsgeber.Wurde Hydrogenomonas H 16 in statischer Kultur mit H₂ oder O₂-Begrenzung herangezogen, so nahmen die Rate der Gasaufnahme und die Hydrogenase-Aktivität mit zunehmendem Alter der Kultur ab. In kontinuierlicher Kultur mit Wasserstoff als wachstumsbegrenzendem Faktor wurden die Beziehungen zwischen Wachstumsrate, Bakterienkonzentration und Wasserstoffverbrauch untersucht. Bei gleichen Wachstumsraten unter Begrenzung des Wachstums a) durch Wasserstoff und b) durch Sauerstoff wurden einige Stoffwechsel-Aktivitäten miteinander verglichen. Wurde das Wachstum durch Wasserstoff begrenzt, so war der Gehalt an Poly--hydroxybuttersäure gering und die Aktivitäten von Hydrogenase und Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase waren hoch. Bei Begrenzung des Wachstums durch Sauerstoff häuften die Zellen Poly--hydroxybuttersäure bis zu 23% des Trockengewichts an; die Aktivitäten der Hydrogenase und Glycerinaldehydphosphat-Dehydrogenase waren gering. Das H₂/CO₂-Verhältnis betrug bei Begrenzung durch Wasserstoff 9,1, bei Begrenzung durch Sauerstoff 4,6. Die spezifischen Aktivitäten anderer Enzyme (Phosphoglycerokinase und NADP-spezifische Glutamat-Dehydrogenase) unterschieden sich nicht nennenswert.

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Chemolithotrophic growth of hydrogenomonas H16 using electrolytic production of hydrogen and oxygen in a chemostat

Summary A chemostat for growing Knallgasbacteria with limiting concentrations of hydrogen or oxygen is described. Both gaseous components were produced by electrolysis of the mineral medium. By using two anodes, one of which was located outside the culture vessel, the proportion of hydrogen and oxygen could be varied within wide limits. An electronic control unit consisting of a magnetic valve, a drop counter with platinum contacts and a timer was used to control and vary the flowrate from 20 to 720 ml/hour.When Hydrogenomonas H 16 was grown with limiting hydrogen or oxygen concentrations in static culture, the rate of gas uptake and hydrogenase activity of the cells declined concomitantly. In continuous culture with hydrogen as the growth limiting factor, the relationships between growth, cell density and hydrogen consumption were investigated. At equal growth rates some metabolic activities were compared. With hydrogen as the limiting factor, the amount of poly--hydroxy-butyric acid was negligable, however, the specific activities of hydrogenase and glyceraldehyde phosphate dehydrogenase were high. With oxygen as the limiting factor the cells accumulated poly--hydroxybutyric acid up to 23% of the dry weight; the activities of hydrogenase and glyceraldehyde phosphate dehydrogenase were low. The H₂/CO₂-ratio was 9.1 with hydrogen limitation and 4.6 with oxygen limitation. The specific activities of other enzymes (phosphoglycerokinase, NADP-specific glutamate-dehydrogenase) did not significantly differ under either condition.

     

Verwertung von Pyrimidinderivaten durch Hydrogenomonas facilis

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

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

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

     

Über das Wasserstoff aktivierende System von Hydrogenomonas H 16

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

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