Adenylat-Pools in Plastiden,Mitochondrien und einer Restzytoplasma-Fraktion,bestimmt unter in vivo-Bedingungen und in Abhängigkeit von Differenzierungsvorgängen

Es wird eine Methode beschrieben, die es ermöglicht, Mesophyllprotoplasten innerhalb von 60 sec in Fraktionen weitgehend unkontaminierter Plastiden, nur schwach durch andere Zellkompartimente verunreinigter Mitochondrien und ein Restzytoplasma zu zerlegen. In Verbindung mit einer weitgehenden Beendigung von Stoffwechselreaktionen ermöglicht diese Technik die Bestimmung von Metaboliten in verschiedenen Zellkompartimenten unter in vivo-Bedingungen. Dies wird gezeigt am Beispiel Plastiden, Mitochondrienund Zytoplasma-assoziierter Adenylatkonzentrationen im Verlauf der Etioplasten-Chloroplasten-Transformation. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß, obwohl kurz nach Beginn der Belichtung in der Zelle vorübergehend stark erhöhte Adenylatkonzentrationen auftreten, die Energieladung 2(ATP)+(ADP)/2([ATP]+[ADP] +[AMP]) der verschiedenen Kompartimente konstant bleibt. Wir danken Dr. S. P. Robinson, H. Wirtz und Prof. R. R. Theimer für wertvolle Anregungen und der Deutschen Forschungsgemeinschaft für finanzielle Unterstützung.     

Enzymatische Hydrolyse und Ethanolgärung von Lignocellulosen

The kinetics of enzymatic hydrolysis of different lignocellulosic materials (wheat straw, newspaper and microcrystalline cellulose Avicel PH 101) was studied using the cellulase complexes from Trichoderma reesei QM 9414 and its mutants M 5, M 6, MHC 15 and MHC 22. The maximum yields of hydrolysis were obtained with wheat straw partially delignified with 1% NaOH as substrate, and using the enzyme from the mutants T. reesei M 6 and MHC 22. The possibility of simultaneous enzymatic hydrolysis and ethanol fermentation of wheat straw using the enzyme complex from M 6 and yeasts of the genus Candida and Torulopsis was also investigated. A good conversion of liberated glucose and cellobiose to ethanol was obtained, however, xylose was not fermented.     

Gewinnung und Charakterisierung von Prolidase aus Escherichia coli B,II. Charakterisierung,Reinigung und Trägerfixierung des Enzyms

Prolidase, a specific exopeptidase, is isolated from Escherichia coli B. The enzyme being present in the raw extract is purified and enriched by fractionated ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography on DEAE-Sephadex A 50 as well as by gel filtration on Sepharose 4 B. Total yield of prolidase amounts to 19% with a 67fold enrichment Substrate specifity of the enzyme mainly corresponds to that of the animal prolidase. It is able to hydrolize the imido linkage at the N-terminal end of prolin in the case of di- and tripeptides. The temperature optimum of prolidase from E. coli B is 37 °C, the pH-optimum from pH 7.6 to 9.0. Storage stability at pH 8.6 and a temperature of 4 °C is optimal. The enzyme is only active in presence of Mn²⁺-ions. This metal cannot be replaced by Mg^2-- or Zn²⁺-ions A high enzyme activity and storage stability in presence of Mn²⁺-ions can be reached by immobilization of the prolidase, by covalent binding on Sepharose 6 B, adsorption on DEAE-Sephadex as well as by combination with glutar dialdehyde on DEAE-Sephadex.     

Quantitative Unterschiede des Gefäß-Hydrosystems und seiner accessorischen Gewebe in Wurzeln und Stämmen von Bäumen,Beispiel Populus

1. Untersucht wurden die quantitativen Unterschiede des Gefäß-Hydrosystems und seiner accessorischen Gewebe in Wurzeln und Stamm, Beispiel Populus. 2. Das Gefäß-Hydrosystem und seine accessorischen Gewebe sind in den Wurzeln quantitativ wesentlich stärker ausgebildet als im Stamm. 3. Das Wurzelwerk erweist sich als Wasserspeicher, aus dem der Wasserverlust durch die Transpiration zunachst ersetzt wird, bevor der Transpirationssog auf die Saugwurzeln durchschlagt. 4. Das Wurzelwerk ist der Hauptort für das Zustandekommen der osmotischen Wasserverschiebung als zweitem Prinzip des Wassersteigens.     

Methylenblauspeicherung von Kartoffel-, Weizen- und Cassavestärkekörnern bzw. deren Komponenten in Abhängigkeit vom pH-Wert

Die pH-Abhängigkeit der Methylenblauspeicherung bei den drei untersuchten Stärkesorten dürfte auf einen vorwiegenden elektroadsorptiven Speichercharakter (insbesondere bei der Kartoffelstärke) zurückzuführen sein. Infolge der starken H-Ionenkonkurrenz um die negativ geladenen Gruppen der Stärkekörner bei den niedersten pH-Stufen könnte das kationenaktive Methylenblau im Vergleich zu höheren pH-Werten nur geringfügig gespeichert werden (bei den höheren pH-Stufen läßt dieser Konkurrenzeffekt stark nach bzw. verschwindet). In Übereinstimmung mit den Ergebnissen von Samec und Blinc (1942) und Hölzl und Bancher (1959) wird Methylenblau von Kartoffelstärkekörnern am stärksten, vermutlich elektroadsorptiv, gespeichert, was wohl auf einer größeren Anzahl negativ geladener Gruppen im Stärkekorn beruhen dürfte, die insbesondere als freie Phosphatgruppen in den Stärkekornschichten — wie deren starke Anfärbung mit Methylenblau (vgl. Bancher und Hölzl 1964) zeigt — auftreten. In diesem Zusammenhang sei auch auf eine Arbeit von Hofstee (1959) verwiesen, der eine direkte lineare Beziehung zwischen dem Phosphatgehalt von Kartoffelstärke und ihrem Absorptionsvermögen für Methylenblau feststellen konnte. Andererseits wäre es aber durchaus möglich, daß, besonders durch den starken Aciditätsgrad der Methylenblaulösung, die Struktur der Stärkekörner aufgelockert (eine Beschädigung der Stärkekörner konnte mikroskopisch nicht nachgewiesen werden) wurde und so eine weitaus schwächere Inklusionsfärbung erfolgte. Diese Ansicht scheint auch der starke Sprung in der Speicherfähigkeit für Methylenblau zwischen pH 2 und 3 zu stützen. Nach welchen der beiden genannten Mechanismen Methylenblau gespeichert wird, kann nicht entschieden werden. Allerdings weisen frühere Untersuchungen (vgl. Hölzl und Bancher 1959) nach Zusatz von CaCl₂ zur Farbstofflösung mehr in Richtung eines elektroadsorptiven Speichercharakters hin. Die Methylenblauspeicherung von Kartoffel-, Weizen- und Cassavestärke in Abhängigkeit vom pH-Wert zeigt, daß zwar mengenmäßig die Reihenfolge Kartoffel-, Cassave- und Weizenstärke ist, daß in allen drei Fällen die größte prozentuale Zunahme der Farbstoffspeicherung im pH-Bereich 2,00 bis 3,00 liegt und ab pH 5,00 eine Verringerung der Farbstoffakkumulation festzustellen war. Wie ferner aus den Kurven der beiden Abbildungen 2 und 3 ersichtlich ist, zeigt lösliches Kartoffelamylopektin (auch im Vergleich zu allen anderen Stärkefraktionen) bei den höheren pH-Stufen ein wesentlich größeres Speicherungsvermögen für Methylenblau als lösliches Weizenamylopektin, während bei höherem Aciditätsgrad, infolge der Konkurrenz von H⁺ und dem kationenaktiven Methylenblau, nicht ein solch stark ausgeprägter Unterschied erkennbar ist. Dies beruht vermutlich auf einer wesentlich stärkeren Anhäufung negativ geladener freier, an den Kohlenhydratanteil fest gebundener Phosphatgruppen der Kartoffelstärkefraktion (vgl. dazu Hölzl , Washüttl und Bancher 1967). Außerdem wurde schon früher nachgewiesen (Washüttl und Bancher 1966), daß die Methylenblaufärbung des löslichen Kartoffelamylopektins in erster Linie einen elektroadsorptiven Charakter aufweist. Die schwächere Anfärbung des löslichen Weizenamylopektins dürfte auf einer überwiegenden Blockierung der sauren Gruppen, vermutlich durch Weizenphosphatide (Samec 1927; Posternak 1953; Hölzl , Washüttl und Bancher 1967) oder Eiweißkoazervate (H. G. Bungenberg de Jong 1932; Przylecki et al. 1934; Samec 1934) beruhen. Weiter zeigt das unlösliche Kartoffelamylopektin gegenüber jenem der Weizenstärke bei höheren pH-Stufen eine zwar geringe, aber doch deutlich erkennbare erhöhte Speicherfähigkeit, was wohl ebenfalls auf eine vermehrte Anzahl nicht blockierter saurer Phosphatgruppen (Washüttl und Bancher 1966) der Kartoffelstärkefraktion schließen läßt. Bei Amylose liegen die Verhältnisse umgekehrt, denn Weizenamylose speichert etwas mehr Methylenblau als Kartoffelamylose. Dieses Verhalten läßt sich damit erklären, daß Weizenamylose mehr freie Phosphatgruppen als Kartoffelamylose besitzen dürfte. Interessant scheint auch die Tatsache zu sein, daß sich die Methylenblauspeicherung einerseits für lösliches Weizenamylopektin und Weizenamylose, andererseits für unlösliches Kartoffelamylopektin und Kartoffelamylose nahezu gleich verhält. Schließlich soll noch erwähnt werden, daß insbesondere bei den sehr niederen pH-Stufen (pH 2,05) die mizellare Lockerstruktur der Stärkefraktionen beeinflußt werden könnte und dadurch auch die eventuell auftretende Inklusionsfärbung unterschiedlich beeinträchtigt wird. Es erscheint dies aber insofern unwahrscheinlich, als das Speichervermögen einiger Stärkekomponenten (wie z. B. Kartoffelamylopektin und Weizenamylose) bei höheren pH-Stufen von dem der anderen Fraktionen erheblich abweicht, während dies bei pH 2 bis 2,5 nicht oder nur in geringem Ausmaß der Fall ist. Auch sprechen gegen ein Überwiegen der Inklusionsfärbung die vorhin kurz gestreiften chemischen Resultate bei Weizen- und Kartoffelstärkekomponenten.