A systems theoretical approach to biological membranes

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird die Eindeutigkeit der Beschreibung erregbarer Membranen mit Hilfe von Ersatzschaltungen untersucht. Bei Voraussetzung der Existenz verschiedener Membrankanäle für den Ionentransport läßt sich unter Berücksichtigung nichtlinearer Eigenschaften eine weitgehend eindeutige Ersatzschaltung für einen Kanal angeben. Als wesentliches Kriterium erweist sich dabei das Vorhandensein eines konstanten Gleichgewichts-potentials für jeden Kanal. Der lonentransport durch die Membran wird durch ein einfaches Elektrodiffusionsmodell beschrieben. Hierin ist der Potentialverlauf in der Membran durch physiko-chemische Eigenschaften der Membran und nicht durch die transportierten Ionen bestimmt. Die Leitfähigkeit eines bestimmten Kanals verändert eine Steuervariable, deren Wert sich mit Hilfe einer algebraischen Beziehung aus den Zustandsvariablen eines linearen Differentialgleichungssystems ergibt (dessen Koeffizienten vom Potential über der Zellmembran abhängen). Die Zusammenfassung mehrerer Kanäle (passives Transportsystem) und die Einführung von Stromgeneratoren für den aktiven Transport (deren Effektivität von der chemischen Zusammensetzung der an die Membran angrenzenden Lösungen abhängt) führt zu einer allgemeinen Ersatzschaltung für die erregbare Membran. Die so gewonnene Beschreibung ist hinreichend allgemeingültig, um als Grundlage für die Analyse von Problemen der Informationsverarbeitung im Nervensystem bzw. für die weitere Aufklärung der in der erregbaren Membran ablaufenden physikalisch-chemischen Prozesse zu dienen.

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Presented in part at the IV. Intern. Biophysics Congress, Moscow, August 1972.     

Ricerche istochimiche e biochimiche su alcuni enzimi del Nefrone del Tritone crestato (Triturus cristatus carnifex Laur.) in seguito ad ipofisectomia

Zusammenfassung Es wurde eine vergleichende bio- und histochemische Prüfung des Einflusses der Hypophysektomie auf die Aktivität der alkalischen unspezifischen Nieren-Phosphatase und der Lipase von Triturus cristatus carnifex Laur, angestellt. Außerdem haben die Autoren die Wirkung der Hypophysektomie auf die Aktivität der sauren unspezifischen Phosphatase, der Glucose-6-Phosphatase, der Adenosin-Triphosphatase und der Succino-Dehydrogenase untersucht, aber nur histochemisch. Zur histologischen Kontrolle wurden Gehirn- und Schilddrüsen-Präparate angefertigt.Die Ergebnisse der biochemischen Bestimmungen wurden statistisch überprüft.Die biochemischen und histochemischen Befunde ergaben, daß: 1. die Aktivität der alkalischen Phosphatase nach der Hypophysektomie abnimmt. Der Unterschied zwischen der Aktivität bei Kontroll- und hypophysektomisierten Tieren (nach Student-t berechnet) ist statistisch signifikant für P=0,02.2. Die lipolytische Aktivität nach der Hypophysektomie zunimmt. Der Unterschied zwischen der Aktivität bei Kontroll- und hypophysektomisierten Tieren (nach Student-t berechnet) ist statistisch signifikant für P=0,02.Nach der Hypophysektomie wurde histochemisch festgestellt, daß sich die saure Phosphatase und die Glucose-6-Phosphatase ähnlich verhalten wie die alkalische Phosphatase, während die Aktivität der Adenosin-Triphosphatase und die der Succino-Dehydrogenase sich nicht zu verändern scheinen.Auf Grund der dargestellten Ergebnisse glauben die Verfasser annehmen zu dürfen, daß bei Triturus cristatus carnifex die Aktivität der alkalischen Nieren-Phosphatase, und wahrscheinlich auch die der sauren Phosphatase, von der Nebenniere geregelt werden.Der Regulierungsmechanismus der anderen Enzyme (Lipase, Glucose-6-Phosphatase, Adenosin-Triphosphatase und Succino-Dehydrogenase) ist hingegen nicht klar erkenntlich.

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Le operazioni e le ricerche istochimiche e istologiche sono dovute ad A. Peyrot; l'impostazione della premessa e delle conclusioni e le ricerche biochimiche sono dovute ad E. Ferreri. L'analisi statistica dei risultati delle prove biochimiche e la stesura definitiva del lavoro sono state elaborate insieme.     

Bemerkenswerte palaeozoische arthropoden,die wahrscheinlich in die spinnentierreihe gehören

Zusammenfassung Seine bisherigen Untersuchungen haben den Verfasser zu der Überzeugung geführt, daß die drei Hauptstämme der Arthropoden, unabhängig voneinander aus Anneliden entstanden sind.Die Tracheaten dürften im Gegensatz zu den Crustaceen und den Trilobito-Cheliceraten keine marinen Arthropodenvorfahren gehabt und sich unmittelbar aus Luftpolychaten in Küstenzonen entwickelt haben.Es wird zu zeigen versucht, daß die zu den Crustaceen gestellten Gattungen Chelonellion, Duslia, Arthropleura und Oxyuropoda wahrscheinlich in die Trilobito-Cheliceratenreihe einzugliedern sind.Der bei Chelonellion und Duslia auftretenden Segmentierung des Kopfabschnittes wird kein stammesgeschichtlicher Wert beigemessen. Es liegt wohl nur ein Fall von Entu-icklungshemmung (Paramenose) vor, der sich wahrscheinlich als vorteilhaft für besondere Lebensverhältnisse erwies. (Anschmiegetyp, Konvergenz zu manchen Insektenlarven.)Wie der Vergleich der Abdominalbeine von Eurypterus und Limulus mit den Extremitäten von Arthropleura zu zeigen scheint, waxen die Trilobito-Cheliceraten imstande, bei Fortfall der Kieme auch sekundäre Spaltfüße mit 2 gleichartigen Ästen auszubilden.Zu dem Rekonstruktionsversuch der präkambrischen Protadelaidea durch Tillyard wird kritisch Stellung genommen.     

Über Veränderungen des Nucleinsäurengehaltes von Proteus vulgaris während der durch Penicillin ausgelösten Umwandlung in die L-Phase

Zusammenfassung Suspensionen von Proteus vulgaris wurden in verschiedenen Entwicklungszuständen mit Penicillin versetzt und parallel zur einsetzenden Umwandlung in die Frühstadien der L-Phase (large bodies) wurde der Gehalt an RNS, DNS und Eiweiß-N bestimmt. Durch Verwendung geringer Konzentrationen (4–7 IE/ml) konnte auch in der log-Phase die Umwandlung so schonend geführt werden, daß keine Lysen eintraten.Die Atmungsmessungen zeigten, daß unter Bedingungen, unter denen sich alle Bakterien umwandeln, keine Veränderung des Sauerstoffverbrauches eintritt. Die Hemmung der Sauerstoffaufnahme bei Zugabe hoher Konzentrationen zur log-Phase beruht auf der Lyse eines großen Teiles der Zellen. Mit der Umwandlung in die large bodies ist eine Verschiebung des Quotienten RNS/DNS zugunsten von DNS und eine Erhöhung der Werte für DNS/Eiweiß-N verbunden. Dies beruht aber nicht auf einer Steigerung der DNS-Synthese, sondern nur auf der etwas schwächeren Hemmung derselben gegenüber dem Aufbau von RNS und Eiweiß. Es ergeben sich keine Anzeichen für die auf Grund morphologischer Versuche vermutete Vermehrung des Kernmaterials. Es kann sich demnach nur um eine Aufteilung des vorhandenen Materials handeln.Untersuchungen über die entsprechenden Wirkungen von Arsenat, Monojodessigsäure und Trypaflavin auf die Stoffzusammensetzung von P. vulgaris zeigten, daß es sich bei der erfaßten Penicillinwirkung nicht nur um eine unspezifische Folge einer allgemeinen Stoffwechselhemmung handelt.Die Arbeit ist ein Auszug aus der von J. Müller bei der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität München vorgelegten Dissertation gleichen Titels.     

Studies on the secretion of digestive enzymes in Locusta migratoria L.

At the beginning of the last nymphal instar or of adult life of Locusta there is a small production of invertase in the tissues of the midgut and caeca, which appears to be under hormonal control. This ceases after a few days if food is withheld. From then on the production of enzyme is probably dependent on the gut being continuously filled with food.

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Zusammenfassung Der Invertase-Gehalt der Gewebe des Mitteldarms und der Blinddärme von Locusta migratoria wurde in Beziehung zu Fraß- und Fastenperioden untersucht, so wie sie im natürlichen Verlauf der Entwicklung oder künstlich hervorgerufen eintreten. Sowohl im fünften Larvenstadium wie zu Beginn des Imaginalstadiums weisen die Heuschrecken einen zu vernachlässigenden Enzymgehalt auf. Innerhalb der ersten 24 Stunden tritt eine endogene Enzymsekretion ein, die nach 48 Stunden ein Maximum erreicht, aber keine weitere Verstärkung erfährt, wenn keine Nahrung gereicht wird. In diesem Faktor liegt demnach eine Begrenzungsmöglichkeit. Es bestehen einige Anzeichen, daß diese Phase der Enzymproduktion unter der Kontrolle eines Hormons steht, das in der Kopfregion ausgeschieden wird. Nahrungsaufnahme verursacht eine gesteigerte Rate der Enzymsynthese, die in der Imago dauernd bestehen bleibt, in der Larve aber mit Einsetzen des Fastens vor der Häutung beendet wird.Wenn Larven oder Erwachsene drei Tage lang kein Futter erhalten haben, genügt eine kurze, halbstündige Mahlzeit nicht, um die Enzymsekretion in Gang zu setzen. Doch führt die Wiederaufnahme normaler Fraßtätigkeit zu erneuter Enzymbildung, wobei Invertase viel rascher als Proteinase auftritt. In dieser Phase scheint beständige Anwesenheit von Nahrung im Darm die Voraussetzung für die Enzymproduktion zu sein.

     

Genetic paternity analyses in Little Owls (Athene noctua): does the high rate of paternal care select against extra-pair young?

Summary Previous studies have shown that extra-pair fertilizations are much less frequent in Non-Passeriformes, especially in raptors, than in Passeriformes. Low breeding densities, high breeding synchrony and high rates of paternal effort have been discussed as possible causes of these low extra-pair fertilization rates. Using DNA fingerprinting, we studied the mating system of Little Owls (Athene noctua) in a population of relatively high breeding density and comparatively low breeding synchrony. We found no cases of extra-pair fertilization among 53 nestlings of 16 breeding pairs. We conclude that paternal effort is probably the most important factor in preventing extra-pair fertilizations in Little Owls.

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Genetische Vaterschaftsanalysen bei Steinkäuzen (Athene noctua): Beeinflußt der hohe elterliche Aufwand der Männchen das Auftreten von Vaterschaften außerhalb des Paarbundes?

Zusammenfassung Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass Befruchtungen außerhalb des Paarbundes bei Nicht-Singvogelarten wesentlich seltener vorkommen als bei Singvögeln. Dies gilt insbesondere auch für Greifvögel. Als Ursache für das seltene Auftreten von Befruchtungen außerhalb des Paarbundes in dieser Gruppe werden niedrige Brutpaardichten, eine hohe Brutsynchronisation und ein hoher elterlicher Aufwand auf Seiten der Männchen diskutiert. In der vorliegenden Studie haben wir das Paarungssystem des Steinkauzes (Athene noctua) in einer Population im Kreis Viersen (Niederrhein) mit Hilfe des DNA-Fingerprinting untersucht. Diese Population wies eine relativ hohe Brutpaardichte und eine vergleichsweise niedrige Brutsynchronisation auf. Bei der Analyse von 16 Bruten, die insgesamt 53 Nestlinge enthielten, konnte kein einziger Fall einer Befruchtung außerhalb des Paarbundes nachgewiesen werden. Dies führt uns zu dem Schluss, dass der wichtigste Faktor für die genetische Monogamie — zumindest beim Steinkauz — das hohe Maß des väterlichen Aufwandes bei der Brutversorgung ist.

     

Histologische Untersuchungen am Spross-Scheitel vonSaccharum

Zusammenfassung der Ergebnisse Am Sproßscheitel vonSaccharum officinarum findet ein Wechsel der Struktur statt, wie er fürS. sinense, S. robustum sowie fürErianthus früher beschrieben wurde. Bei zehn von elf verschiedenen Klonen besitzen die Vegetationskegel junger, gerade austreibender Knospen an ihrer Oberfläche keine regelmäßig ausgebildete Tunica. Diese stellt sich erst an älteren Sprossen ein, die schon gestreckte Internodien besitzen. Danach läßt sich der Wechsel in der histologischen Struktur am Sproßscheitel als Ausdruck einer veränderten meristematischen Aktivität auffassen, die wahrscheinlich stofflich kontrolliert wird.Die etwas fragmentarisch verlaufenen Studien an den neun panaschierten Klonen ließen immerhin einen Zusammenhang zwischen der histologischen Struktur am Scheitel und dem Modus der Musterung erkennen. Wie erwartet, tritt sektoriale Zeichnung nur in Zusammenhang mit einem ungeschichteten Scheitel auf, während Periklinalchimären nur an Pflanzen beständig sind, die eine mindestens einschichtige Tunica ausgebildet haben.Mit 6 Textabbildungen     

Das Subfornikalorgan und seine Beziehungen zu dem neurosekretorischen System im Zwischenhirn des Frosches

Zusammenfassung Das Subfornikalorgan von Rana esculenta und Rana temporaria liegt am Zusammenfluß dreier Ventrikel in der Pars ventromedialis oder septalis des Telencephalon und weist einen bei Säugetieren nicht erkennbaren Bauplan in drei Zonen oder Schichten auf. Die innere Zone wird von einem glomerulumartigen Gefäßsinus mit perivaskulärem Raum dargestellt. Große, nur von Gliamembranen getrennte Vakuolen umgeben als mittlere Zone das Gefäß. Diese Schicht ist praktisch zellfrei. Die äußere Schicht wird im ventrikulären Bereich von sehr unterschiedlich gebauten Ependymzellen gebildet. Sie können hochprismatisch bis endothelartig platt sein. Die anderen dem Gehirn zugewandten Seiten der dritten Zone bestehen aus Gliazellen, unter denen drei Zellarten gefunden werden, die keine Ähnlichkeit mit den Parenchymzellen der Säugetiere haben. Im basalen Bereich kommen Zellen vor, deren Cytoplasma sich mit Chromhämatoxylin und Aldehydthionin tingiert und die faserige Fortsätze bilden. Auch im Ependym und zwischen den Vakuolen werden in Einzelfällen Gomori-positive Substanzen gefunden.Durch osmotische Belastung und Hypophysektomie der Tiere wurde versucht, Bahnen zwischen Nucleus praeopticus und Subfornikalorgan darzustellen. Es konnte gezeigt werden, daß zwischen beiden Bezirken des Gehirns eine Verbindung besteht, deren Hauptweg über den Commissurenwulst der Commissura anterior und Commissura pallii anterior zum Subfornikalorgan führt. Unter experimentellen Bedingungen ließen sich auch die im Normalfall nur selten vorkommenden Gomori-positiven Substanzen im Ependym und zwischen den Vakuolen regelmäßiger nachweisen.Der Drei-Schichten-Bau, in dem sich die Flüssigkeitssysteme Blut und Liquor unter Vermittlung eines dritten — dem Vakuoleninhalt — gegenüberstehen, und die Verbindung zum neurosekretorischen System des Zwischenhirns werden für die Funktion des Organs als bedeutsam erachtet.     

Versuche zum Problem der Flauschbildung beim Kulturchampignon

F. Zusammenfassung In der Arbeit geht es um die Frage, ob der Nährboden die Entwicklung eines bestimmten Myceltyps beeinflußt. Es handelt sich dabei um den unerwünschten stark flauschigen Typ, der zu Ertragsdepressionen führt. Die Versuche wurden mit zwei verschiedenfarbigen Stämmen, von denen jeweils der Flauschtyp und der Normaltyp vorlagen, und sechs Nährböden durchgeführt. Es wurde ein nachhaltig günstiger Einfluß des Kompost-Agars beobachtet, der allerdings nur beim flauschigen Typ des weißen Stammes in Erscheinung trat. Auch zeigten die Versuche, daß man den flauschigen und den fädigen Typ bis zu einem gewissen Grad von einander getrennt halten kann, wenn man bei der Vermehrung des Mycels durch Teilung stets nur den gewünschten Typ vermehrt.

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Investigations of the problem of development of fluffy mycelium in cultivated mushrooms

Summary The study deals with the question of the influence of the nutrient medium upon appearance of a certain type of mycelium, namely the undesirable strongly fluffy type, which leads to decreased yields. The experiments were carried out with two strains of different color (each with fluffy and normal mycelium respectively). Six different nutrient media were tested. A lasting favorable influence of compost-agar was found, but only in the fluffy type of the white strain. The experiments also showed that it is possible to maintain fluffy and normal stringy types separately to some extent, by propagating only the desired type at each mycelium transfer.

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Für ihre gute Assistenz möchte ich Fräulein Christl Weiß und Fräulein Jutta Klinckmann vielmals danken. Herrn Konrad Engelhardt sei für die Aufnahmen gedankt.

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Angenommen durch W. Seyffert     

Über die Stütz- und Zwischenzellen des Froschhodens während des spermatogenetischen Zyklus

Zusammenfassung Hoden, Hypophysen und Daumenschwielen von Fröschen (Rana temporaria) wurden während eines Jahres, d.h. während eines spermatogenetischen Zyklus, untersucht. Der Zyklus wurde in die Stadien Involution, Vermehrung, Zystenbildung, Reifung (Spermiogenese), Ruhe und Brunst eingeteilt.Während der aktiven Spermatogenese (Mai bis August) zeigen die Leydigschen Zwischenzellen das Bild von inaktiven Zellen: Zellkern und Zytoplasma sind geschrumpft, im Zytoplasma befinden sich cholesterinhaltige Fettvakuolen, wenig Mitochondrien und ein spärliches ER. Dagegen scheinen die Zwischenzellen im Herbst wieder zu neuer Aktivität zu erwachen: Kern und Zytoplasma nehmen an Umfang zu, die Zahl und Größe der Fettvakuolen nimmt ab, das ER ist gut entwickelt und es erscheinen osmiophile Granula im Zytoplasma. Diese Aktivitätsphase dauert bis zur Brunst. Zu diesem Zeitpunkt verschwinden die osmiophilen Granula, während die Fettvakuolen wieder vermehrt auftreten. Übergangsformen zwischen Bindegewebszellen und Zwischenzellen oder Zellteilungen von Zwischenzellen wurden nicht beobachtet. Der Aktivität der Leydigzellen läuft eine Entwicklung der Daumenschwielen parallel.Während der relativen Funktionsruhe der Zwischenzellen im Sommer dürften die-Zellen des Hypophysenvorderlappens vermehrt Gonadotropine (FSH) ausschütten. Zur gleichen Zeit bieten die Stützzellen in den Samenkanälchen Zeichen erhöhter Aktivität. Letztere äußert sich u. a. im Auf- und Abbau von cholesterinhaltigen Fettvakuolen und einer anschließenden Glykogenbildung. Da die Stützzellen alle morphologischen Merkmale von steroidhormonproduzierenden Zellen tragen, wird angenommen, daß hypophysäres FSH spezifisch auf die Stützzellen der Samenkanälchen wirkt. Die Stützzellen könnten ihrerseits den Zustrom von Nährstoffen zu den Samenzellen regulieren und so einen direkten Einfluß auf den Ablauf der Spermatogenese ausüben.Durchgeführt mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. — Herrn Prof. Dr.W. Bargmann und Herrn Prof. Dr.A. von Kügelgen danke ich für die Überlassung von Arbeitsplätzen, Herrn Priv.-Doz. Dr.A. Oksche für Material, FrauGuttenberger für die Anfertigung lichtmikroskopischer Präparate.     

Die Temperaturregulierung im Bienenvolk

Zusammenfassung Die zu einem Volk gehörenden Bienen bringen in ihrer Gesamtheit eine Reihe von Leistungen auf, durch welche das Volk den Wert einer in sich geschlossenen Einheit dokumentiert. Auf diese Einheit — als Organismus höherer Ordnungsstufe bezogen — stellen diese Gesamtheitsleistungen Regulationen dar, welche den vegetativen Funktionen höherer Organismen an die Seite zu stellen, sind. Hierzu gehört u. a. der geordnete Wärmehaushalt des Bienenvolkes. Nach dieser Richtung haben wir Untersuchungen ausgeführt, im Sinne vergleichend physiologischer Studien, Es geschah dies unter Anwendung von Thermoelementen, welche in großer Zahl in den Mittelwänden der Waben im Stock verteilt worden waren. Die Temperaturmessungen erfolgten zum Teil mittels der Kompensationsmethode, zum Teil durch photographische Registrierung der Galvanometersausschläge. In bezug auf den brutfreien Zustand des Bienenvolkes kamen wir zu folgenden Ergebnissen: Es besteht ein eng begrenzter Wärmemittelpunkt, von welchem aus schon innerhalb des Volkes die Temperatur nach allen Richtungen — besonders steil nach oben — abfällt. Im Bereiche, wo die Bienen sitzen, besteht eine der physikalischen Temperaturschichtung entgegengesetzte Temperaturordnung (Inversion).Die tiefen Temperaturen dicht oberhalb des Wärmezentrums weisen auf eine Stromrichtung der Atmungsluft hin, die von oben nach unten geht. Die Bedeutung der Luftbahn für die Wärmeökonomie und die Kondensation des Verbrennungswassers wird erörtert. Die tiefste Temperaturlage, in welcher inverse Temperaturschichtung noch beobachtet wird, liegt, zwischen 7 und 8°. Es, wird der Schluß gezogen, daß das in Wärmeschutzstellung befindliche Volk durch Temperaturgürtel von unterhalb 7–8° eingegrenzt wird. Damit steht die Erscheinung im Einklang, daß die reinigungsbedürftigen Bienen zu fliegen beginnen, wenn jene Temperaturgrenze von der Außentemperatur über schritten wird.Die höchste Wintertemperatur im Wärmemittelpunkt des ungestörten Volkes wurde im Zusammenhang mit sehr niedriger Außentemperatur gefunden. Der Temperaturunterschied gegen außen betrug dabei 43°. Die Temperatur im Warmemittelpunkt bewegt sich in der Regel von etwas über 20 bis etwas über 30°. Ihr tiefster Stand des Winters betrug 18°.Der zeitliche Temperaturverlauf des Wärmemittelpunktes und seiner nahen Umgebung zeigt bei Außentemperatur von nur wenig über 0° Neigung zu einer typischen etwa 7° umfassenden Tagesschwankung. Die äußeren Schichten der Bienentraube machen diese innerlichen Temperaturbewegungen nicht mit, ebensowenig aber auch die Fluktuationen der Außentemperatur, soweit sich diese unterhalb 7–8° befindet. Die Temperaturregulierung ist demnach unter winterlichen Verhältnissen darauf gerichtet, die Randbienen der variablen Abkühlung entgegen konstant über der Schädlichkeitsschwelle zu halten.Für das brütende Volk wird folgendes festgestellt: Wo Brut liegt, herrschen Temperaturen zwischen 35° und 36°. Für einzelne Punkte bleiben die Tagesschwankungen oft unterhalb der Grenzen von 0,2–0,4 °. Hier erstrebt die Regulierung die Konstanz auf dem Niveau eines Optimum für die Brutentwicklung. Bei Überhitzungsgefahr kann das Brutgebiet künstlich kühl gehalten werden, wobei unter besonderen Verhältnissen nur das Mittel der Wasserverdampfung wirksam sein kann. Während der Fütterungsperiode werden die mit eingetragenem Futter belegten Wabengebiete kräftig erwärmt, offenbar zum Zwecke eines raschen Eindampfens des überschüssigen Wassers und zur Beschleunigung der fermentativen Verarbeitung des Zuckers.     

Die Aktivitätsperiodik von Nagern im künstlichen 24-Stunden-Tag mit 6–20 Stunden lichtzeit

Zusammenfassung Die Tagesperiodik der lokomotorischen Aktivität von weißen Ratten und Mäusen ist nicht einfach 24-Std-periodisch. Man beobachtet auch im künstlichen Licht-Dunkel-Wechsel 2 Maxima der Aktivität, die den beiden Umkehrpunkten der Umweltperiode: Licht-an und Licht-aus zugeordnet sind. Veränderungen des Verhältnisses von Lichtzeit zu Dunkelzeit (bei unveränderter Dauer der Periode mit 24 Std) führt zu entsprechenden Verformungen der tierischen Periodik: die Maxima folgen mehr oder weniger streng den Verschiebungen der Umkehrpunkte, wie das auch von den jahreszeitlichen Änderungen der Vogelperiodik unter natürlichen Bedingungen bekannt ist.Wird die Zahl der Lichtstunden im 24-Std-Kunsttag von normal 12 Std um 6 Std herauf- oder herabgesetzt, so folgen die Maxima den Umkehrpunkten nicht in gleichem Ausmaß. Bei der Maus beträgt der Abstand zwischen Morgen- und Abendmaximum im Kunsttag mit 12 Std Licht rund 15,5 Std. Im Kunsttag mit 6 oder 18 Std Licht wird dieser Abstand nur um jeweils 1,5 Std verkleinert oder vergrößert. Das gilt auch für Tiere, die bereits 6 Wochen an das entsprechende Licht-Dunkel-Verhältnis angepaßt wurden. Die endogene Komponente der Tagesperiodik läßt Verformungen durch den Zeitgeber nur im begrenzten Umfang zu.Das Verhältnis der Lichtstundenzahl zur Dunkelstundenzahl übt einen starken Einfluß auf die insgesamt vom Tier entwickelte Aktivität aus. Bei schrittweiser Vergrößerung der Lichtstundenzahl von 12 über 14 auf 16 Std/die Licht versuchen dunkelaktive Tiere durch Steigerung der stündlichen Aktivitätsleistung zumal in der Dunkelzeit die Verkürzung der von ihnen bevorzugten Zeitspanne auszugleichen; sie erreichen im allgemeinen im Kunsttag mit rund 14–16 Std/die Licht die größte Gesamtaktivität je 24 Std. Im Kunsttag mit 18 Std Licht und mehr bricht diese Regulation zusammen — die Gesamtaktivität nimmt stark ab. Dasselbe gilt bei Verkürzung der Lichtstundenzahl auf 6: sowohl in der Lichtzeit wie in der Dunkelzeit wird unter diesen Umständen die je Stunde entwickelte Aktivität auf weniger als die Hälfte der Werte herabgedrückt, die für den Kunsttag mit mittlerer Lichtstundenzahl gelten.Die Ergebnisse legen den Schluß nahe, daß je nach Tierart bestimmte Verhältnisse von Licht zu Dunkel eine optimale Umwelt darstellen und daß ganz allgemein nicht nur die Durchschnittswerte der wichtigsten Umweltgrößen sondern auch deren periodische Änderungen entscheidend die Lebensäußerungen der Tierwelt beeinflussen.     

Über die Temperaturadaptation der eiweissspaltenden und -synthetisierenden Zellfermente von Fröschen

Zusammenfassung Die Aktivität der proteolytischen Zellfermente des Muskelgewebes von Gras- und Wasserfröschen zeigt eine Temperaturadaptation nach Typ 3. Die Anpassung erfordert eine längere Zeit (etwa 14 Tage).C₁₄-markiertes Glykokoll gelangt nach Injektion in den Rückenlymphsack sehr schnell in das Blut, dessen Gehalt an C₁₄ jedoch nach 1 Std bereits wieder stark abgenommen hat.Lebergewebe von Grasfröschen zeigt einen besonders intensiven Einbau des Glykokolls in Eiweiß. Es ergab sich eine absicherbare Abhängigkeit von der Adaptationstemperatur im Sinne des Typs 3. Im Eiweiß der weiblichen Tiere war mehr C₁₄ nachzuweisen als in dem der Männchen.Im Muskelgewebe geht der Einbau langsamer vor sich. Eine Abhängigkeit von der Anpassungstemperatur (Typ 3) war nur bei den Männchen nach längerer Versuchszeit deutlich erkennbar.Dissertation bei der Philosoph. Fakultät der Universität Kiel, Teil II (Anregung und Anleitung: Prof. Dr. H. Precht). Die Untersuchungen mit dem radioaktiven Glykokoll wurden im Institut für physiologische Chemie und Physikochemie ausgeführt. Herrn Prof. Dr. H. Netter danke ich für freundliche Beratung und großzügige Unterstützung der Versuche. Einige Apparate stellte die Deutsche Forschungsgemeinschaft zur Verfügung.     

Die Permeabilität Der Rhoeo-Zellen für Ammoniak und Essigsäure

Zusammenfassung In vorliegender Arbeit wurde vornehmlich versucht, die Permeabilität der Epidermisprotoplasten vonRhoeo discolor für Ammoniak und. Essigsäure quantitativ zu bestimmen. Die Bestimmung geschah in erster Linie auf Grund von Beobachtungen über die Deplasmolysegeschwindigkeit dieser Protoplasten in Lösungen von Ammoniumazetat, wobei vorausgesetzt wurde, daß praktisch allein die hydrolytisch abgespaltenen Essigsäure- und Ammoniakmoleküle durch das Plasma permeieren.Für die Permeationskonstante der Essigsäure ergaben sich bei Benutzung derselben Maßeinheiten wie in den Arbeiten von Poijärvi und Bärlund Werte zwischen 20 und 60, für diejenige des Ammoniaks solche zwischen 200 und 2000. In nur vorläufig orientierenden Versuchen wurde außerdem gefunden, daß die Permeationskonstante der Milchsäure etwa von der Größenordnung 2 und die der Buttersäure etwa von der Größenordnung 200 ist. Alle diese Werte gelten allein für die undissoziierten Säurenbzw. Basenmoleküle.Der von uns für Ammoniak gefundene Wert ist weit größer als der entsprechende Wert von Poijärvi. Der Unterschied dürfte u. a. darauf zurückzuführen sein, daß die von uns bestimmte Konstante sich hauptsächlich nur auf die Permeation durch den Protoplasmaschlauch bezieht, während der Vorgang, dessen Geschwindigkeit in den Versuchen von Poijärvi gemessen wurde, sich aus mehreren Einzelprozessen zusammensetzt, unter denen die Permeation durch das Plasma nur einer ist.Da einer exakten Bestimmung von Permeationskonstanten leicht permeierender Basen sehr große Schwierigkeiten entgegenstehen, bedürfen die bisher erhaltenen diesbezüglichen Werte einer gründlichen Nachprüfung.     

EXperimentelle Beiträge zur Entwicklungsphysiologie der Nervenbahnen in der Froschextremität

Zusammenfassung Unsere Experimente haben ergeben, daß dieHerstellung eines typischen Musters innerhalb der Extremität unabhängig ist von der Qualität, Quantität und der Herkunft des zur Verfügung stehenden Materials. Ferner hat sich gezeigt, daß die Hauptwege im Bein streng festgelegt sind, und daß die gemischten Hauptstämme auch dann angelegt werden, wenn aus Materialmangel nur wenige oder keine Endäste abgegeben werden. Es müssen alsofür die Herstellung der Hauptbahnen und der Endäste zweierlei verschiedenen Faktorengruppen verantwortlich gemacht werden. Sehr wahrscheinlich ist dieTypik der Hauptbahnen durch die sehr früh angelegtenHauptarterien bestimmt, denen die einwachsenden Nerven folgen, und an deren-Gabelstellen auch sie sich aufzweigen. Die Bedingungen für die Abzweigung der Endäste und die Entstehung der spezifischen funktionellen Endverbindungen sind noch ungeklärt.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Innenversilberung der Sehnenfibrillen

Zusammenfassung 1. Die Behandlung der nativen und formolfixierten Sehnenfibrillen mit einer ammoniakalischen Silberlösung führt immer zu einer Einlagerung von Silberpartikeln in den D-Teilen der Fibrillen.2. Bei den nativen Fibrillen liegen die Silberkörner in einem, zwei oder drei Streifen im D-Teil.3. In den formolfixierten Fibrillen ist das Silber nur in einem Streifen vorhanden.4. Die Behandlung der nativen und formolfixierten Sehnenfibrillen mit anderen Silbersalzen führt zu keiner Versilberung der Fibrillen.5. Die Behandlung der nativen Sehnenfibrillen mit neutraler Kochsalzlösung oder Trypsin und anschließender Versilberung führt zu keiner wesentlichen Änderung des Silberbildes.6. Hyaluronidase-, Citratpuffer- und Perjodateinwirkung auf native Sehnenfibrillen mit anschließender Versilberung führt zu keiner Innenversilberung der D-Teile.7. Acetylierung und Behandlung mit Bisulfit der nativen Fibrillen und anschließender Versilberung mit ammoniakalischer Silberlösung verhindert eine Innenversilberung der D-Teile.8. Die formolfixierten Fibrillen zeigen eine Innenversilberung der D-Teile nach einer Vorbehandlung mit einer neutralen Kochsalzlösung, Citratpuffer, Hyaluronidase, Trypsin und Perjodat. Nur die Acetylierung und die Behandlung mit Bisulfit verhindert eine Innenversilberung.9. Die Innenversilberung der Sehnenfibrillen durch eine ammoniakalische Silberlösung wird weder durch Licht noch durch Chloride oder lichtempfindliche Silbereiweißverbindungen hervorgerufen.10. Die Versilberung in den D-Teilen wird durch Stoffe in den Fibrillen bewirkt, die Silber aus einer ammoniakalischen Silberlösung ausfällen können.11. Die reduzierenden Stoffe haben enge Beziehungen zur citratlöslichen Fraktion und sind perjodat- und hyaluronidaseempfindlich. Formalinfixierung beeinflußt diesen Versilberungsmodus durch ein vermehrtes Auftreten von Querbindungen.12. Die Sonderstellung der ammoniakalischen Silberlösung für die Innenversilberung wird diskutiert. Sie kann stereochemische Gründe haben oder durch die große Beständigkeitskonstante erklärt werden.13. Das Ausfallen von metallischem Silber in den D-Teilen der Sehnenfibrillen kann nicht mit dem photographischen Prozeß in Verbindung gebracht werden. Das gilt auch für die Bindegewebsversilberung nachGömöri.14. Die Silberorte in den D-Teilen lassen sich nur teilweise mit den bekannten Querstreifungsbildern nach Osmium- oder Phosphorwolframsäurefixierung in Beziehung setzen.

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Summary 1. After treatment of native or formalin-fixed tendon fibrils with an ammoniacal silver solution, silver particles are deposited in the D-bands of the fibrils. In the native fibrils these are arranged in one, two or three striae per band, but after formalin fixation they lie in one stria only.2. No external reducing agent is necessary for the production of the particles.3. Pretreatment of native fibrils with neutral salt solution or with trypsin has no effect on subsequent silvering. On the other hand, silvering is abolished by treatment with hyaluronidase, citrate buffer or periodate and also by acetylation and bisulphite.4. Formalin-fixed fibrils show the silvering effect after all these procedures except acetylation or bisulphite treatment.5. It is postulated that silvering of the D-bands is due to reducing substances which can precipitate silver from ammonical solutions and that formalin influences the process by the production of cross linkages.

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Mit 6 Textabbildungen

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Durchgeführt mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

The Sjögren-Larsson syndrome

Summary Oligophrenia, ichthyosis, and spastic di-or tetraplegia are the main symptoms of Sjögren-Larsson syndrome. This syndrome, first described in 1957 by two Swedish psychiatrists, has so far been observed in some 100 cases. Three further cases, observed in one family, are reported.

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Zusammenfassung Schwachsinn, Ichthyose der Haut und spastische Di-oder Tetraplegie sind die Hauptsymptome des Sjögren-Larsson Syndroms. Als klinische Entität wurde dieses Krankheitsbild 1957 von zwewei schwedischen Psychiatern an Hand von 27 Fällen erstmalig zusammengefaßt. Bis heute sind etwas mehr als 100 Kasuistiken in der Weltliteratur beschrieben. Es wird über 3 weitere Beobachtungen in einer Familie berichtet und auf die Diagnostik und die Aussage für eine genetische Beratung gesunder Geschwister eingegangen.

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Mit Unterstützung des Bundesgesundheitsministeriums und der Stiftung Volkswagenwerk.     

Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigkeit von der physikalisch-chemischen Beschaffenheit des Darminhalts

Zusammenfassung Die Kenntnis der Mikromorphologie der Saumzellen des Dünndarmepithels wird in einigen Punkten ergänzt (Ausbildung des Terminalgespinsts, Zusammenhang von endoplasmatischem Retikulum und perinukleärer Zisterne, Centrosom).Durch Erniedrigung und Erhöhung des osmotischen Drucks im Darminhalt werden die in den verschiedenen Membransystemen der angrenzenden Zellen eingeschlossenen flüssigen Mischphasen beeinflußt. Die sich hierbei ergebenden Veränderungen von Form, Größe und Dichte der Zelle und ihrer Komponenten werden beschrieben. Der Weg des Wassers führt durch die Epithelzellen über die epithelialen Interzellularräume in den subepithelialen Raum. Einige Eigenschaften der verschiedenen Membranen der Zelle werden besprochen. Die flache Form der Sacculi in den Golgi-Zonen und der Cysternen des endoplasmatischen Retikulums wird darauf zurückgeführt, daß der osmotische Druck in diesen Räumen niedriger liegt als im angrenzenden Cytoplasma. Es wird vermutet, daß aktive Transportleistungen der Membranen des endoplasmatischen Retikulums zu einem Kreislauf von Stoffen zwischen Kern und Cytoplasma führen.

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Teilweise vorgetragen auf der 9. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie in Freiburg, Oktober 1959.

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Durchgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch das Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Studies on the secretion of digestive enzymes in Locusta migratoria L. I. Proteinase activity

Proteinase activity in various parts of the digestive tract of Locusta migratoria L. was studied in fed and starved insects. Proteinase activity occurred mainly in the gut lumen. In starved locusts the proteinase activity disappeared and was only restored after continuous feeding. There are apparently two stages in the production of the digestive fluid. Enzymes are elaborated in the cells of the digestive tract and are simultaneously and continuously discharged into the lumen.

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Zusammenfassung Die Proteinase-Aktivität in verschiedenen Teilen des Verdauungskanals von Locusta migratoria wurde unter den Bedingungen normaler Nahrungsaufnahme sowie bei Hunger untersucht.Zu Beginn des Imaginallebens zeigt Locusta Proteinase-Aktivität hauptsächlich, wenn auch nicht ausschließlich, im Lumen der Blinddärme. Sie wird schon vom letzten Larvenstadium an in Gang gesetzt. Gewebeextrakte von Blinddärmen und Mitteldarm zeigen aber bei der Häutung noch keine meßbare Aktivität, jedoch entsteht eine geringe Aktivität am ersten und zweiten Tage des Adultstadiums. Bei Hunger fällt die Gewebeaktivität wieder ab. Wenn die Insekten gefüttert werden, ist die Abnahme weniger deutlich und im Falle der Blinddärme von einem zweiten Anstieg gefolgt. Jedoch ist der Enzymspiegel im Gewebe immer sehr niedrig und stellt nur einen Bruchteil des im Darmlumen vorhandenen dar. Es wird daraus geschlossen, daß die beiden Phasen der Bildung von Verdauungsflüssigkeit, die Bildung der Fermente in den Zellen und ihre Freisetzung aus ihnen, gleichzeitige und kontinuierliche Prozesse darstellen.Nach einer dreitägigen Hungerperiode ergibt eine einzelne Mahlzeit von halbstündiger Dauer innerhalb der nächsten 24 Stunden noch keine Anregung der Proteinase-Aktivität. Um Aktivität zu erreichen, ist fortgesetzte Nahrungsaufnahme und danach eine Latenzperiode von 48 Stunden erforderlich. Unter diesen Umständen enthält das Insekt einen gefüllten Darm und es scheint, daß dies die notwendige Voraussetzung für die Proteinase-Aktivierung darstellt. Jedoch muß der Darm mit Nahrung gefüllt sein, da Wasser keine Reaktion ergibt.