Wirkungen sichtbaren Lichtes auf Saccharomyces cerevisiae

Zusammenfassung Ein mögliches Mitwirken des Pasteur-Effektes bei der lichtinduzierten Veränderung der Gärungsintensität wird untersucht. Mit steigenden Konzentrationen von Antimycin A im Nährmedium wird die Atmung der Hefezellen zunehmend ausgeschaltet. Während sich dabei in den Dunkelkontrollen die Gärungsintensität gemäß der Rückläufigkeit des Pasteur-Effektes bis zu einem Endwert erhöht, wird bei den belichteten Zellen die ohne Antimycin nur geringfügig reduzierte oder wenig geförderte Gärung immer stärker — wiederum bis zum Erreichen eines Endwertes — gehemmt.Bei niedriger Lichtintensität wird ohne Antimycinzugabe — wie schon früher gefunden — eine mit der Dauer der Belichtung ansteigende Gärungsförderung bei gleichzeitig fortschreitender Hemmung der Atmung beobachtet. Wird dagegen die Atmung durch Antimycin ausgeschaltet, so erfolgt statt einer Förderung eine zunehmende Hemmung der Gärung.Die Ergebnisse werden als Beweis dafür angesehen, daß die Gärungsintensität unter Lichteinwirkung eine Resultante aus zwei gegenläufig wirkenden Prozessen darstellt. Diese beruhen einerseits auf einer hemmenden Wirkung des Lichtes, andererseits auf der teilweisen Rückläufigkeit des Pasteur-Effektes infolge der lichtinduzierten Atmungshemmung, wodurch eine teilweise Enthemmung der Gärung erfolgt.

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Summary A possible cooperation of the Pasteur effect in light-induced changes of the rate of fermentation in yeast cells was investigated. Increasing concentrations of antimycin A in the culture medium progressively decrease respiration. In the dark this results in an increase of fermentation — up to a saturation value — due to decreased regulation by the Pasteur effect. In the light, on the other hand, where fermentation in the absence of antimycin A is either slightly stimulated or slightly decreased, increasing concentrations of antimycin A lead to a progressive inhibition of fermentation — again down to a saturation value.At low light intensities and without antimycin the degree of fermentation is enhanced with the time of exposure to light while respiration is decreased simultaneously. However, when respiration has been fully inhibited by antimycin A, light does not enhance, but decreases fermentation progressively with time.These findings provide evidence that in the light the rate of fermentation by yeast is determined by two counteracting processes: these are on the one hand the inhibitory action of light, on the other hand a stimulation mediated by the partial reduction of the Pasteur effect on account of light-inhibited respiration.

     

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

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

The influence of different light intensities on the growth of the tobacco aurea mutant Su/su

Summary Chlorophyll mutants in higher plants are often injured by high light intensities [see 14, 24]. By contrast a dominant aurea mutant in tobacco, Su/su, which was discovered by Burk and Menser in 1964 [2], requires high light intensities for normal growth. The mutation has apparently produced a sun plant in which the inherited loss of light-absorbing pigments has been made up by an increased capacity for using light. Numerically, this characteristic is expressed by a maximal rate of photosynthesis of 230 l O₂ evolved/mg chlorophyll per min, whereas the green control var. John Williams Broadleaf only gives 45 l O₂ evolved/mg chlorophyll per min. Similar, but not as large, metabolic ratios seem to prevail between other normal green plants and their yellow-green derivatives, like Nicotiana tabacum Rg, Fla. 15, No. 63 and Dixie Shade.

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Zusammenfassung Chlorophyllmutanten von höheren Pflanzen werden im allgemeinen durch hohe Lichtintensitäten geschädigt [14, 23]. Im Gegensatz dazu benötigt die Aureamutante Nicotiana tabacum Su/su hohe Lichtintensitäten für normales Wachstum. Die Mutante ist eine typische Sonnenpflanze, in welcher der genetisch verursachte Pigmentverlust durch die bessere Fähigkeit, hohe Lichtintensitäten auszunutzen, ausgeglichen wurde. Zahlenmäßig wird diese Eigenschaft durch eine maximale photosynthetische Sauerstoffentwicklung von 230 l/mg Chlorophyll/min ausgedrückt. Die grüne Kontrolle Nic. tabacum var. John Williams Broadleaf vermag dagegen nur 45 l O₂/mg Chlorophyll/min zu entwickeln. Ähnliche metabolische Verhältnisse bestehen zwischen anderen normal grünen Pflanzen und ihren gelbgrünen Abkömmlingen, z. B. N. tabacum Rg, Florida 15, No. 63, Dixie Shade.

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These studies were supported by contract No. AT-(40-1)-2687 from the U.S. Atomic Energy Commission to Professor H. Gaffron.     

The sensory behaviour of carrot fly (Psila rosae Fab., Dipt. Psilidae)

Carrot fly displays a preference for moist air but the female does not differentiate humidities above 65% RH. In a temperature gradient aggregation takes place at 18–24°.An apparatus is described in which the effects of temperature, humidity and light intensity on activity were studied. Activity was always on a higher level below 65% RH and it is suggested that this orthokinetic response is the mechanism by which flies aggregate in moist air. Light intensity influenced the kinetic response to humidity; low light intensity tending to produce similar activity at all levels. These reactions are discussed in relation to field behaviour.

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Zusammenfassung Bei Wahlmöglichkeit zeigten Möhrenfliegen eine Bevorzugung feuchter Luft, jedoch unterschied das Weibchen Feuchtigkeiten über 65% rel. Luftfeuchtigkeit nicht. In einem Temperaturgefälle wurden 18–24° bevorzugt.Es wird eine Apparatur beschrieben, in welcher die Wirkungen der Luftfeuchtigkeit, der Temperature und der Lichtintensität auf die Aktivität untersucht werden können. Die Ergebnisse zeigen, daß bei 20° die Aktivität bei geringer Feuchtigkeit am höchsten ist und von 10% bis 100% rel. Luftfeuchtigkeit allmählich abnimmt. Über dieser Grenze brachten jedoch nur 28° eine Steigerung hervor. Die Lichtintensität beeinflußt die Reaktion auf die Feuchtigkeit. So setzte geringe Lichtintensität das Unterscheidungsvermögen zwischen hoher und niedriger Luftfeuchtigkeit herab.Bei Anwendung dieser Ergebnisse auf das Freilandverhalten ist es möglich, Hinweise auf die Faktoren zu geben, die bei der Orientierung der Möhrenfliege im Freiland mitwirken. Die Fliegen häufen sich in hoher Luftfeuchtigkeit an und es scheint, daß eine orthokinetische Reaktion auf Feuchtigkeit den Mechanismus darstellt, der die Zusammenscharung bewirkt. Die Laborversuche lassen vermuten, daß diese Kinese durch die Lichtintensität und durch Temperaturänderungen beeinflußt wird.

     

Die Wirkung von Blausäure auf die Kohlensäureassimilation und Atmung von Stichococcus bacillaris

Zusammenfassung Durch Zusatz geringer Mengen Blausäure wird die Kohlensäureassimilation vonStichococcus bacillaris bei hoher und niedriger Lichtintensität beschleunigt. Größere Dosen von Blausäure verursachen eine Hemmung der Assimilation; bei hoher Bestrahlungsintensität ist die Hemmung etwas stärker als bei niedriger. Diese Ergebnisse bestätigen die früher mitHormidium erhaltenen Ergebnisse.Stichococcus unterscheidet sich von dieser Grünalge dadurch, daß es nur mit sehr hohen Gaben an Blausäure möglich ist, die Assimilation unterhalb des Gaswechselgleichgewichtes zu hemmen, und ähnelt hierin der vonWarburg untersuchtenChlorella.Die Atmung wird durch Blausäurezusatz stark beschleunigt. Auch hierin verhält sichStichococcus wieChlorella und unterschiedlich vonHormidium.Die Abspaltung von Sauerstoff aus Zwischenprodukten der Atmung verläuft wahrscheinlich unter geringerem Energieaufwand als die Abspaltung von Sauerstoff aus freier Kohlensäure.Mit 2 Textabbildungen.     

On the contractile mechanism of insect fibrillar flight muscle

Zusammenfassung Aus sinusoidalen Analysen im Frequenzbereich von 0,01–70 Hz ist es gelungen, das dynamische Verhalten des passiven Muskels durch eine Serienschaltung dreier Maxwell-Elemente zu approximieren. Die MaxwellElemente werden den im entspannten Zustand bestimmenden morphologischen Strukturen — Verbindungsfilament, Myosinfilament und H-Zone — zugeordnet. Der passive Muskel kann als ein lineares System mit konzentrierten Parametern aufgefaßt werden, da viscose Zwischenwirkungen zwischen den Actinfilamenten und den dominanten passiven Elementen vernachlässigbar klein sind. Über die aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen und Röntgenstrukturanalysen bekannten Dehnbarkeiten der einzelnen Filamentstrukturen des Muskels ist es möglich, Steifigkeitswerte für das Verbindungsfilament (1,4 (g/m), das Myosinfilament (34,2 g/m) und die H-Zone (4,6 g/m) zu bestimmen. Der elastische Modul des Myosinfilamentes, 1,5×10¹⁰ dyn/cm² ist vergleichbar mit den in der Literatur für andere natürliche Polymere angegebenen Elastizitätswerten.Für den Muskel im Zustand der Totenstarre, wo alle Myosinbrücken am Actinfilament festhalten, wird die Dehnbarkeit der H-Zone zum bestimmenden Faktor.Die Dynamik des passiven Muskels ist im beträchtlichen Maße abhängig von der Verstärkung der Restaktivität bei sehr niedrigen Ca⁺⁺-Konzentrationen. Bei zunehmender Dehnbarkeit des Myosinfilamentes wird dieser Verstärkungsfaktor größer und die resultierende Phasennacheilung wird dominant über die durch die passiven Strukturen hervorgerufene Phasenvoreilung. Bei hoher Ionenstärke wird das Myosinfilament so weich, daß die vorhandenen niedrigen Ca⁺⁺-Konzentrationen von 10^–9M, bei denen der Muskel sich normalerweise im entspannten Zustand befindet, für eine Aktivierung ausreichen; der Muskel leistet oszillatorische Arbeit.     

The effects of gibberellic acid upon developmental processes in Drosophila hydei

The injection of gibberellic acid (GA₃) into larvae of Drosophila hydei can affect the pattern of gene activities in a specific manner. This became clear from a study on the pattern of puffs in the giant chromosomes of the larval salivary glands.Depending upon the age of the larvae injected, either of two new puffs, 72B or 21B, appeared. Not only was the activity of these chromosome regions stimulated but the activity of some normally occurring puffs specific for the period shortly before puparium formation was affected. If GA₃ was injected during the period shortly before puparium formation further development became influenced as revealed by a significant reduction in the number of flies emerging from treated animals.

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Zusammenfassung Es wurde die Wirkung verschiedener Konzentrationen von Gibberellinsäure (GA₃) nach Injektion in Drosophila-Larven unterschiedlichen Alters untersucht. Konzentrationen von 3 g/Larve und höher führten bei jungen und mittleren Larven des 3. Stadiums zur Ausbildung eines neuen Puffs (72B) in den polytänen Chromosomen der Speicheldrüse. Diese Reaktion wurde in 15–20% der Larven beobachtet.In späteren Stadien der Entwicklung kurz vor der Pupariumbildung wird nach Injektion von 1 g/Larve ein weiterer Puff (21B) in 10% der Larven induziert. Der Prozentsatz der Larven die diesen Puff 3 Stunden nach der Injektion aufweisen, nimmt mit steigender GA₃-Konzentration zu. Nach Injektion von 5–6 g/Larve war der Puff 21B in 80% der Tiere enthalten.Zur selben Zeit ließ sich eine Beinflussing der Aktivität von zwei Puffs nachweisen, die für die Periode der Pupariumbildung spezifisch sind. Die Aktivität dieser Puffs wird durch die Injektion von GA₃ herabgesetzt.GA₃ bewirkt nicht nur die Induktion neuer Puffs, sondern außerdem eine Verzögerung der Entwicklung. Nach der Injektion von 2 g/Larve verzögert sich die Zeit der Pupariumbildung um 2–10 Stunden. Die Zahl der Fliegen, die aus Larven schlüpfte, die kurz vor der Pupariumbildung eine Injektion von mehr als 3 g GA₃ erhielten, war deutlich herabgesetzt. Es wird vermutet, daß GA₃ eine spezifische Wirkung auf die Aktivität des Genoms ausübt und damit eine Beeinflussung der normalen Entwicklung bewirkt.

     

Zur spektralen Empfindlichkeit des Komplexauges von Calliphora

Zusammenfassung Mit einer neuen Methode wird die spektrale Empfindlichkeit des Komplexauges von Calliphora erythrocephala im Spektralbereich zwischen 429 und 631 m bei extrem niedrigen Reizlichtstärken untersucht. Sie hat ein Maximum bei 480 m und fällt nach beiden Seiten gleichmäßig ab. Bei 631 m ist die relative Empfindlichkeit nur noch sehr gering (Abb. 5).Bei den minimalen Lichtstärken dieser Versuche wird die spektrale Empfindlichkeit des Calliphora-Auges von einem seiner beiden Rezeptorentypen allein bestimmt, nämlich vom Rezeptor des Dämmerungssehens, der im untersuchten Spektralbereich die niedrigsten Schwellen hat.Mit einer neuen Methode wird beim Calliphora-Auge die Abhängigkeit der Sehschärfe von der Wellenlänge der Reizlichter untersucht. Dazu werden diejenigen Strahlungsstärken monochromatischer Lichter gemessen, bei denen das Eintreten einer Verhaltensreaktion anzeigt, daß die Sehschärfe eine bestimmte Höhe jeweils gerade erreicht hat. Die Kehrwerte dieser Strahlungsstärken bilden die Kurve der spektralen Sehschärfe.Die spektrale Sehschärfe ist bei 631 m sechsmal höher als die spektrale Empfindlichkeit des Rezeptors für das Dämmerungssehen; sonst besteht zwischen den beiden Kurven kein gesicherter Unterschied (Abb. 8). Daraus wird geschlossen, daß der zweite, weniger empfindliche Rezeptor des Calliphora-Auges bei den höheren Lichtstärken, die zur Bestimmung der spektralen Sehschärfe nötig waren, im roten Spektralgebiet bereits tätig ist.Bei denselben Reizlichtstärken, bei denen zuvor im Verhaltensversuch jeweils die gleiche Sehschärfe festgestellt worden ist, werden die Potentialhöhen des Elektroretinogramms ausgemessen. Im Spektralbereich zwischen 449 und 590 m haben die Potentiale für alle untersuchten Wellenlängen etwa dieselbe Höhe. Bei 631 m ist das Potential erheblich höher als bei den übrigen Wellenlängen (Tabelle 1).Dieser Befund läßt sich mit der Hypothese (Autrum 1955) erklären, die Schutzpigmente des Calliphora-Auges seien für rotes Spektrallicht teilweise durchlässig: Dadurch muß bei rotem Licht die Sehschärfe geringer und das Elektroretinogramm höher werden, als es in einem Auge mit vollständig gegeneinander abgeschirmten Ommatidien der Fall wäre.Durch diesen Befund wird also gleichzeitig die von Autrum auf Grund früherer, elektrophysiologischer Ergebnisse aufgestellte Hypothese einer Rot-Durchlässigkeit der Schutzpigmente gestützt.Für die Ausführung der elektrophysiologischen Versuche und für fruchtbare Diskussion danke ich Frau I. Autrum. Die Experimente sind zum Teil mit Apparaten durchgeführt worden, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft Herrn Prof. Autrum zur Verfügung gestellt hat.     

Aliesterase activity and reproduction in Blattella germanica

Aliesterase was found in all stages of Blattella germanica (L.) with the activity of oothecae being approximately 24% that of newly emerged adults. In both mated and unmated females aliesterase activity was cyclical. When applied topically to newly emerged adults, both triortho-cresyl phosphate (TOCP) and its solvent, methyl ethyl ketone (MEK) reduced aliesterase activity. Although the data were variable, it is probable that increasing the dosage from 90 to 180 g TOCP per insect increased the degree of inhibition of aliesterase. TOCP, and MEK, increased the period required by a female to produce an ootheca, increased the duration of pregnancy and decreased the hatch of nymphs from the ootheca. In these respects the effect of 90 g TOCP was greater than that caused by MEK, but increasing the dosage of TOCP to 180 g per insect had no additional effect. It is hypothesised that aliesterase(s) is associated with production of oothecae and with vitellogenesis. There was a peak of aliesterase activity in male insects approximately 14 days after emergence, but the level of activity at this time was significantly higher in mated than in unmated males.

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Zusammenfassung Aliesterase wurde in allen Stadien von Blattella germanica (L.) gefunden mit einer Aktivität der Ootheken von ungefähr 24% derjeniger frisch gehäuteter Imagines. In gepaarten wie ungepaarten Weibchen verlief die Aliesterase-Aktivität cyclisch. Sowohl Triorthokresolphosphat (TOCP) wie sein Lösungsmittel, Methyläthylketon (MEK), setzten bei topischer Applikation auf frisch gehäutete Erwachsene die Aliesterase-Aktivität herab. Obwohl die Werte schwankten, ist es wahrscheinlich, daß eine Erhöhung der TOCP-Dosis von 90 auf 180 g je Schabe den Grad der Aliesterase-Hemmung verstärkte. TOCP und MEK verlängerten die Periode, die für ein Weibchen zur Bildung einer Oothek erforderlich ist, erhöhten die Dauer der Trächtigkeit und verminderten den Schlupf der Larven aus der Oothek. Dabei war die Wirkung von 90 g TOCP in allen Fällen größer als die von MEK verursachte, aber eine Steigerung der TOCP-Dosis auf 180 g pro Schabe hatte keine zusätzliche Wirkung. Es wird vermutet, daß Aliesterase(n) mit der Bildung der Ootheken und der Dotterbildung verknüpft ist (sind). Bei männlichen Schaben besteht etwa 14 Tage nach der Häutung ein Gipfel der Aliesterase-Aktivität, jedoch liegt das Niveau der Aktivität zu dieser Zeit bei verpaarten Männchen signifikant höher als bei ungepaarten.

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This work was supported by research funds from the University of Queensland.     

Untersuchungen zur Morphologie und Elektrophysiologie des Seitenlinienorgans vom Krallenfrosch (Xenopus laevis Daudin)

Zusammenfassung Eine Seitenorgangruppe von Xenopus besteht aus 2–12 Sinnesknospen. Eine Sinnesknospe ist aus Mantel-, Stütz- und Sinneszellen aufgebaut. Jede Sinneszelle trägt ein etwa 40 langes Sinneshaar.Die Sinneshaare sind von einer etwa 100 langen fahnenförmigen Cupula umgeben.In einer Sinnesknospe gibt es zwei Typen Sinneszellen, die spiegelbildlichen Feinbau zeigen. Jeder Typ wird sehr wahrscheinlich von einer der beiden 8–18 dicken afferenten Nervenfasern innerviert.Die dünnen Nervenfasern geben weder in der Ruhe noch bei Reizung der Sinneszellen Impulse ab. Vermutlich handelt es sich um efferente Bahnen.Es wird ein Strömungsapparat beschrieben, der es gestattet, ein Seitenorgan von Xenopus mit einer konstanten, laminaren Wasserströmung zu reizen.Eine Organgruppe hat eine mehr oder minder steile Richtcharakteristik: Durch einen Wasserstrom rechtwinklig zur Organgruppe, parallel zu der Breitseite der Cupula, werden die Sinneszellen der einen Nervenfaser maximal gereizt, die der anderen maximal gehemmt. Bei entgegengesetzter Anströmung verhalten sich die Fasern umgekehrt.Die Impulsfrequenz einer Nervenfaser ist bei gleichen, niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten eine annähernd sinusförmige Funktion des Anströmungswinkels.Die Impulsfrequenz einer Nervenfaser bei Beginn eines Reizes ist proportional dem Logarithmus der Strömungsgeschwindigkeit.Die Mechanik der Cupula-Ablenkung wird diskutiert.     

Die Steuerung der Brandsporenkeimung und Sporidienbildung bei Tilletia caries (DC) Tul. durch Licht

Zusammenfassung Durch Licht wird bei Tilletia caries (DC) Tul. nicht nur die Keimungsgeschwindigkeit, sondern auch der Endwert der Keimung erhöht.Es konnte gezeigt werden, daß sowohl die Promycel- als auch die Sporidienbildung durch Licht gesteuert wird.Während es sich bei der Beeinflussung der Promycelbildung um eine induktive Lichtwirkung handelt, muß für eine maximale Förderung der Sporidienbildung während des entsprechenden Entwicklungsabschnittes Dauerlicht hoher Intensität geboten werden.Licht ist erst 3 Tage nach Sporenaussaat wirksam. Die Beeinflussung der Promycelbildung ist am stärksten, wenn das Licht zwischen dem 3. und 6. Tag geboten wird, während der Prozentsatz der Sporidienbildung um so größer ist, je später der Zeitpunkt der Belichtung liegt.Wie bei nahezu allen Photomorphosen bei Pilzen besitzt Blaulicht die stärkste Wirksamkeit. Grün ist zwar ebenfalls noch eindeutig wirksam, während zwischen dem Rotwert und der Dunkelkontrolle kein signifikanter Unterschied besteht.

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The role of light in spore germination and sporidial production of the wheat smut fungi Tilletia caries (DC.) Tul.

Summary In Tilletia caries, light hastens the beginning of spore germination and increases the maximum percentage of spores which germinate.It could be shown, that light is required for two different steps—the formation of germ tubes and the sporidial development.The stimulation of the spore germination is a photoinductive process; but the best sporidial development occurs in continuous light of high intensity.There is a sensitive period in the response of spores to light. High germination is induced when the light exposure occurs between the 3rd and 6th day after the spores were sowed on the medium. Best sporidia production results when the spores were irradiated at the 5th day or later.As in nearly all photoresponses in fungi, blue light is more effective than green. No significant difference exists between the red light and dark experiments.

     

Proprioreceptoren am Subcoxal-und Femur-Tibia-Gelenk der Stabheuschrecke Carausius morosus und ihre Rolle bei der Wahrnehmung der Schwerkraftrichtung

Zusammenfassung Am Subcoxalgelenk befinden sich außer den schon bekannten Borstenfeldern Proprioreceptoren in Form von vier Borstenreihen an der Coxa. -Die Bewegung des Femur-Tibia-Gelenkes wird von einem Chordotonalorgan gemessen, das an der Basis des Femur liegt. Vom Receptor zieht eine cuticulare Sehne (Receptorsehne) zum FemurTibia-Gelenk. Die wichtigsten Nervenverästelungen im Femur und eine anormale Lage des Chordotonalorganes werden beschrieben. -Das Chordotonalorgan ist Glied eines Regelkreises zur Stabilisierung des Femur-Tibia-Gelenkes. Dieser Regelkreis adaptiert, mindestens bei höherer Belastung, langsam, aber vollständig. —Wirkt bei einem senkrecht vom Körper abstehenden Bein eine Kraft in Richtung der Querachse auf das Tier ein, ist in der normalen Körperhaltung die Auslenkung des Tibia-Tarsus-Gelenkes für kurze Zeit proportional zur einwirkenden Kraft. Die Regelkreise der beiden Körperseiten beeinflussen sich nicht gegenseitig. —Die von der Streckmuskulatur erzeugte Kraft ist um so größer, je stärker der Receptor vor Beginn des Reizes gedehnt war. — Wird die Receptorsehne nach außen gezogen, streckt das Tier das Femur-Tibia-Gelenk. Wird die Receptorsehne nach innen geschoben, beugt es das Femur-Tibia-Gelenk. Dabei ist ebenfalls vollständige Adaptation zu beobachten. — Die Streckung der Tibia (in Winkelgraden) ist proportional dem Logarithmus der Bewegung der Receptorsehne nach außen. Die Reaktion ist um so stärker, je mehr der Receptor vor Beginn des Reizes gedehnt war. —Die Beugung der Tibia (in Winkelgraden) ist proportional dem Logarithmus der Bewegung der Receptorsehne nach innen. Auch diese Reaktion ist um so stärker, je mehr der Receptor vor Beginn des Reizes gedehnt war. —Wird eine senkrechte Lauffläche von der Seite beleuchtet, stellen sich die Tiere teils in eine Resultierende zwischen Licht-und Schwerkraftrichtung ein, teils wenden sie sich vom Licht ab. — Der Mittelwert der Winkel zwischen Tierlängsachse und Schwerelot (₁) ist bei den dem Licht zugekehrten Tierstellungen von der Lichtintensität und dem Winkel zwischen Lichtrichtung und Schwerelot abhängig. Er ist unabhängig von Körpergewicht und Hangneigung. Die Streuung wird bei erhöhtem Körpergewicht kleiner. Abschaben der Sinnesborsten an den Subcoxalgelenken verkleinert den Mittelwert der Winkel ₁. Werden die Sehnen der femoralen Chordotonalorgane der nach oben zeigenden Körperseite durchtrennt, wird der Mittelwert der Winkel ₁ kleiner. Bei derartig operierten Tieren wird der Mittelwert der Winkel ₁ nach Erhöhung des Körpergewichtes größer. Werden die Sehnen der femoralen Chordotonalorgane der nach unten zeigenden Körperseite durchtrennt, wird der Mittelwert der Winkel ₁ größer als bei intakten Tieren. Bei derartig operierten Tieren wird der Mittelwert der Winkel ₁ nach Erhöhung des Körpergewichtes wieder kleiner. — Werden die Sehnen der femoralen Chordotonalorgane einer Körperseite durchtrennt, weichen die Tiere auf einer senkrechten Fläche zur operierten Körperseite hin von der Senkrechten ab (intakte Tiere laufen unter denselben Bedingungen etwa senkrecht nach oben oder unten). Der Winkel zwischen Körperlängsachse und Schwerelot ist bei den operierten Tieren um so kleiner, je größer das Körpergewicht und je größer die Hangneigung ist. — Die Genauigkeit, mit der ein einmal eingeschlagener Kurs nach Drehung der Lauffläche wieder aufgenommen wird, ist um so größer, je steiler die Lauffläche steht. — Bei der Orientierung im Schwerefeld liegt die Labilit ätsstellung für die Stabilitätsstellungen 0° und 180° ungefähr gegenüber der jeweiligen Stabilitätsstellung. — Es wird festgestellt, das Tier verhalte sich in allen Experimenten so, wie wenn bei ihm die von der negativen Geotaxis ausgelöste Drehtendenz als Quotient aus der Belastung in Richtung der Querachse und dem Betrag der Belastung in Richtung der Längsachse gebildet würde. Ein Minimalmodell für die Bildung der Drehtendenz wird aufgestellt. Theoretisch denkbare Möglichkeiten zur Verschiebung der Stabilitäts-und Labilitätsstellung werden diskutiert.     

Vernalisation,Licht und Alter beiArabidopsis thaliana (L.) Heynh

Zusammenfassung Pflanzen der winterannuellenArabidopsis-RasseStockholm, 0–91 Tage vor Beginn einer 40tägigen Lichtvernalisation ausgesät, blühten am frühesten, wenn sie vor der Vernalisation bei geringerer und nach der Vernalisation bei höherer Lichtintensität aufgewachsen waren. Durch die umgekehrte Kombination (höhere Intensität vor, geringere nach der Kältebehandlung) wurde der Blühbeginn am stärksten verzögert.Unabhängig von den Lichtverhältnissen vor, während und nach der Kältebehandlung sprachen unter den Bedingungen dieses Versuches 7 Tage alte Keimlinge auf eine 40tägige Vernalisation am wenigsten an. Der Zeitpunkt geringster Vernalisierbarkeit wird also auch nicht durch die vor und nach der Vernalisation herrschende Lichtintensität bestimmt.Mit 2 Textabbildungen     

Untersuchungen zur Aufnahme und Umwandlung C14-markierter Phenole durch die Pflanze

Zusammenfassung Die Aufnahme durch die Wurzeln und die Verteilung der Aktivität von Carboxyl-C¹⁴-markierter p-Hydroxybenzoesäure, Vanillinsäure sowie Syringasäure wird bei Weizenkeimpflanzen unter sterilen Bedingungen untersucht. Die Versuchsanordnung zur Sterilisation der Samenkörner und sterilen Anzucht wird beschrieben.Die applizierten Phenolcarbonsäuren werden von den Pflanzen aufgenommen, und die Aktivität verteilt sich über die gesamte Pflanze. Aus den Autoradiogrammen der Pflanzen und der Aktivitätsverteilung ist zu sehen, dass die markierten Verbindungen im Sproß besonders in den während der Inkubationszeit gebildeten Organen angereichert sind. Eine Verlängerung der Inkubationszeit führt zu einer vermehrten Aufnahme der markierten Phenolcarbonsäuren in die Pflanze. Die Aufnahme in die Wurzel und die Verlagerung in den Sproß erfolgt maximal bei einem pH-Wert der Nährlösung, der dem pK-Wert der applizierten Substanz entspricht. Aus den Carboxyl-C¹⁴-markierten Phenolcarbonsäuren wird von den Pflanzen ein relativ hoher Anteil an markiertem Kohlendioxid freigesetzt, wobei zwischen dem in die Pflanze aufgenommenen Anteil und dem freigesetzten markierten CO₂ eine Relation besteht. Mit zunehmender Zahl der Sauerstoff-funktionen am aromatischen Ring läuft eine erhöhte Abspaltung der Carboxylgruppe parallel. Eine Erhöhung der Lichtintensität führt zu einer höheren Aufnahme in den Sproß und zu einer erhöhten Abspaltung der Carboxylgruppe.     

Genbedingte Rotlicht-Empfindlichkeit der Chloroplastendifferenzierung bei Arabidopsis

Zusammenfassung Bei Arabidopsis verursacht das rezessive Gen im im homozygoten Zustand eine Grün-Weiß-Scheckung an Blättern und Stengeln. Bereits die Kotyledonen enthalten, je nach den Umweltbedingungen während der Keimung, einen wechselnden Anteil weißer und grüner Zellen. In weißen Zellen kommen nur kleinere albicate Plastiden ohne regulär differenzierte Thylakoide vor; grüne Zellen enthalten ausschließlich normale Chloroplasten. Dieses Verteilungsmuster läßt erkennen, daß die genkontrollierte Hemmung der Plastidendifferenzierung nur in bestimmten empfindlichen Zellen manifest wird. — Die vorliegenden Ergebnisse zeigen einen dominierenden Einfluß des sichtbaren Lichtes auf die Penetranz von im. Bei höherer Lichtintensität (mehr als 2000 Lux) werden die Kotyledonen vollständig weiß; niedere Lichtintensität und eine zusätzliche Aufteilung der täglichen Lichtphase (500 Lux in Pulsen von 2 min mit Intervallen von 10 min Dunkelheit) macht sie ganz grün. Setzt man die Keimlinge in verschiedenen Altersstadien aus hoher in niedere Lichtintensität und umgekehrt um, so erkennt man, daß die Lichtempfindlichkeit der Kotyledonen auf eine kurze Zeit zwischen 40 und 60 Std nach der Keimungsinduktion beschränkt ist. Während dieser kritischen Phase wird die Chloroplastendifferenzierung in im/im-Pflanzen irreversibel determiniert. Für eine phänotypische Ausprägung der Mutante ist energiegleiches Licht im roten Spektralbereich mindestens 10fach wirksamer als im blauen. Auch darin weichen die Bedingungen, die in der Mutante zu einer Entstehung von grünen Chloroplasten führen, vom Normalfall ab; denn etiolierte Blätter der Wildform können auch im Rotlicht ergrünen. Die Plastiden der Mutante ähneln vielmehr typischen Leukoplasten, deren Metamorphose zu Chloroplasten gleichfalls nur im Blaulicht geschieht.

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Gene controlled sensitivity toward red light in chloroplast differentiation of Arabidopsis

Summary In Arabidopsis thaliana the recessive gene im in homozygous condition causes variegation of the plant colour. The cotyledons contain white and green cells in variable proportions depending on the environmental conditions during germination. In the white cells all plastids are albicate, i.e., of reduced size and without regularly differentiated thylakoids; green cells contain exclusively normal chloroplasts. This pattern indicates that the gene-controlled blockade of plastid differentiation is manifested only in certain sensitive cells. — The present results demonstrate a dominating effect of visible light on the expression of im. With higher light intensity (more than 200 ft. candles) the cotyledons turn all white; low intensity and additional fractionation of the daily light period (40 ft. candles in pulses of 2 min and breaks of 10 min darkness in between) make them all green. Transfers of seedlings between these two light regimes during different stages of germination showed that this light sensitivity is limited for the cotyledons to a short period in between 40 and 60 hrs. after the induction of germination. During this critical phase the chloroplast differentiation in im/im-plants is irreversibly determined. For a manifestation of the mutant phenotype light of the same energy (3100 erg/cm² sec) is more than 10-fold effective in the red (658 nm) than in the blue (445 nm) part of the spectrum. Thus the conditions which secure the development of green chloroplasts in the mutant im deviate from the normal conditions, since in the wild type the greening of etiolated leaves can also be induced by red light. The chloroplast morphogenesis in the mutant rather resembles the metamorphosis of leucoplasts into chloroplasts, which similarly can be induced only by blue light.

     

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.     

Elektronenmikroskopisch-autoradiographische Untersuchungen über die Eiweiß-Synthese in der Brunnerschen Drüse der Maus

Zusammenfassung 20 g schwere Mäuse erhielten eine einmalige Dosis von 800 C ³H-Leucin i.p. injiziert und wurden in Intervallen von 15–240 min getötet. Um zu semiquantitativen Aussagen zu gelangen, wurden die Volumenrelationen der Zellkompartimente morphometrisch bestimmt, die Silberkornfilamente an den elektronenmikroskopischen Autoradiogrammen ausgezählt und die relativen spezifischen Lokalisationen von ³H-Leucin errechnet.Bei der Sekretsynthese lassen sich drei Phasen feststellen: eine ergastoplasmatische, eine Golgi- und eine Ausschleusungsphase. Diskutiert wird der Transportmechanismus der neugebildeten Proteine vom Ergastoplasma zum Golgi-Feld und die Funktion des Golgi-Komplexes bei der Eiweißsynthese. Als mögliche Funktionen des Golgikomplexes werden Kondensation der Sekretproteine, Koppelung der Proteine mit Kohlenhydraten sowie eine mögliche Rolle als Schaltstelle und als Membrandepot herausgestellt. Die regelmäßige Kernmarkierung läßt eine Proteinsynthese im Kern vermuten. Eine mitochondriale Proteinsynthese wird zur Diskussion gestellt. Auf einige Fehlerquellen bei der Beurteilung elektronenmikroskopischer Autoradiographie wird hingewiesen.

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Summary Swiss Mice weighing 20 g each received a single intraperitoneal injection of 800 C Leucine-3-H and were sacrified at intervals from 5 minutes until an end time of 240 minutes after giving the labelled leucine.The incorporation of leucine in the proteins of the glands of Brunner was then observed by electronmicroscopic-autoradiography. The following results were obtained from morphologic and semiquantitative observations:The rough endoplasmic reticulum plays a prime rôle in the synthesis of these proteins. The labelled proteins are then displaced to the Golgi vesicles and Golgi cisternae (15–30 minutes after the injection of labelled leucine). The main part of the radioactivity appears in the mature granules after the injection, while some radioactivity appears in proteins of the gland cells.The possible functions of the Golgi field are discussed. A small labelling of the nucleus and the mitochondria is observed. Therefore some synthetic activity of these organellae is supposed. The possibilities of error and methodic difficulties are discussed.

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Ausgeführt mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Sandoz A.G. (Basel).

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Wesentliche Teile der vorliegenden Arbeit werden von Jürgen Schmalbeck als Dissertation der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg i. Br. vorgelegt.

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Die vorliegende Arbeit zeigt, daß auch in der Brunnerschen Drüse der Maus die Sekretproduktion an Zellstrukturen gebunden ist, die als Stationen des Syntheseweges von Sekretproteinen aufgefaßt werden.     

Stoffwechselregulation und Brenztraubensäurestauung bei Antibiotica-bildenden Streptomyceten

Zusammenfassung Stoffwechselintensive Streptomyceten zeigen bei extremer Stickstoffbelastung eine starke Pyruvatstauung, die durch eine verminderte Decarboxylierung von glykolytischer Brenztraubensäure ausgelöst wird. Ursache dafür ist eine erhöhte Verstoffwechslung von -Ketoglutarsäure infolge einer konkurrierenden Inanspruchnahme der Co-Faktoren. Wir nehmen an, daß die Beanspruchung und Neusynthese der Co-Faktoren erst nachträglich regulativ koordiniert werden. Dieser Pyruvatstau führt aber keineswegs zum Stoffwechselstillstand, sondern wahrscheinlich durch Hemmung im unteren Glykolysebereich, zu einer anhaltenden Metabolitstauung und damit zu einer Aktivierung des Hexosemonophosphatweges. Die Nachschubreaktion wird damit beeinträchtigt, und das angehäufte Pyruvat wird wieder abgeführt. Auf diese Weise funktioniert der HMP als regulativer Ausweichstoffwechsel. Gleichzeitig fanden wir bei -Ketoglutarsäurebelastung eine selektive Anhäufung von Serin (?), was wir als vermutliches Reaktionsprodukt einer Aminierung zwischen -Ketoglutarsäure und Oxalessigsäure (im TCC) diskutieren.     

Über die Ausmessung glatter Muskelfasern zur Feststellung ihres Kontraktionszustandes

Zusammenfassung Zur Feststellung des Kontraktionszustandes glatter Muskelfasern werden sehr viele Querschnitte im Gefrierschnittpräparat ausgemessen. Die Messung wird an Zeichnungen in tausendfacher Vergrößerung vorgenommen, die mit einem Zeichenprisma erhalten werden. Der genaue Kontraktionszustand kann nur dann einwandfrei festgestellt werden, wenn die gesamte Variationsbreite der Muskelfasern in verschiedenen Kontraktionszuständen bekannt ist. Darüber gibt die mittlere Dicke der herausgezeichneten Muskelfasern Auskunft. Es ist darauf zu achten, daß immer der kleinste Durchmesser einer Faser gemessen wird. Die mittlere Dicke bei völlig erschlafften Muskelfasern des Kaninchendünndarms beträgt 2,1, bei mäßiger Kontraktion 3,4. Für die grobe Orientierung kann ein Vergleich der Anzahl der vorhandenen Fasern mit der Fläche, die sie einnehmen, dienen. Ebenso kann die Zahl der Muskelfasern mit der Zahl der angeschnittenen Kerne verglichen werden. Beim Kaninchendünndarm entfallen bei maximaler Erschlaffung 11 Querschnitte auf 100 ², und auf einen sichtbaren Kern kommen 12 Fasern. In kontrahiertem Zustand werden 3,5 Fasern auf 100 ² gezählt und 4 Fasern kommen auf einen Kern.Paraffinschnitte eignen sich nicht für die statistische Auswertung der durchschnittlichen Faserdicke.Herrn Prof. Dr. S. Janssen zum 65. Geburtstag.     

Studies in diurnal rhythms-X. Synchronisation of the endogenous chronometer in Blaberus giganteus (L.) (Dictyoptera: Blattaria) and in Gryllus campestris L. (Orthoptera: Gryllidae)

The cockroach, B. giganteus, is nocturnal, showing an endogenous, temperature-independent rhythm of activity and rest. This rhythm is delayed by constant illumination and activity is suppressed by bright light: the rhythm is not influenced by constant darkness. Unlike that of the field cricket, G. campestris, the rhythm of B. giganteus is not reset or re-established by 3-hour periods of light or darkness, nor by return to higher temperatures after a period at 5° C. The rhythm of G. campestris is delayed by dark and not affected by constant light in which it is not reset, although is may be shifted by a 3-hour period of darkness. The suggestion is made that the rhythm of the cockroach reflects a greater degree of central control than that of the cricket.

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Zusammenfassung Bei der Schabe Blaberus giganteus wurde die tägliche Rhythmik von Aktivität und Ruhe mittels eines Aktographen untersucht. Das Insekt ist in allen Entwicklungsstadien nächtlich und zeigt eine endogene Periodizität, die innerhalb gewisser Grenzen temperatur-unabhängig ist: es ist bei höheren Temperaturen gewöhnlich lebhafter. Der Rhythmus wird durch konstante Bedeuchtung (25 f.c.) verzögert und die Aktivität bei hellem Licht (125 f.c.) unterdrückt: sie wird von konstanter Dunkelheit nicht beeinflußt. Der Rhythmus wird weder durch 3-stündige Lichtperioden, noch — wenn das Insekt in konstanter Beleuchtung lebt — durch 3-stündige Dunkelperioden verstellt. Er wird nach einem Aufenthalt bei 5° oder 10° C auch nicht durch Rückkehr zu höheren Temperaturen verstellt. Er kann jedoch durch Dunkelheit nach einer Lichtperiode (oder durch eine plötzliche Reduktion der Lichtintensität) und gelegentlich durch Licht nach einem langen Dunkelaufenthalt synchronisiert werden.Im Gegensatz dazu zeigt die tagaktive Grille, Gryllus campestris, einen endogenen Rhythmus, der durch Dunkelheit verzögert und von konstanter Beleuchtung nicht beeinflußt wird. Er wird darin nicht wiederhergestellt, obwohl er vielleicht durch eine 3-stündige Dunkelperiode verschoben werden kann. Es wird wahrscheinlich gemacht, daß der Rhythmus der Schabe einen größeren Grad zentraler Kontrolle als der der Grille darstellt.Diese Ergebnisse bedeuten, daß, die Art der Synchronisation der Rhythmen der Insekten mit den jahreszeitlichen Änderungen der Tageslängen ähnlich der bei Säugern und Vögeln bereits bekannten verläuft.