Zur Spaltbarkeit verschiedener Naphthol-Carbonsäureester durch Esterasen im Tanycytenependym des III. Ventrikels der Wistarratte

Zusammenfassung Im Tanycytenependym des III. Ventrikels kommen bei der Wistarratte unspezifische, E 600-empfindliche und gegenüber p-Chlormercuribenzoat resistente Esterasen vor. Um diese Enzyme histochemisch weiter zu charakterisieren, wurde ihre Fähigkeit geprüft, verschiedene Naphthol-Carbonsäureester bei Anwesenheit von Lösungsvermittlern zu spalten. Es zeigte sich hierbei ein unterschiedliches Verhalten der Esterasen in Ganglienzellen und Tanycyten. In letzteren weist von verschiedenen homologen Carbonsäureestern des -Naphthols der Buttersäureester die höchste Spaltungsrate auf; Acetatester der Naphthol-AS-Reihe ergeben unterschiedliche, aber stets schwächere Reaktionen als -Naphthylacetat. Wie in früheren Untersuchungen wurden Unterschiede im Verhalten der Esterasen-Aktivität in Perikaryen und Fortsätzen der Tanycyten beobachtet. — Auf Grund der Befunde wird die Möglichkeit einer Einschaltung der Tanycytenesterasen in die Erregungsübertragung diskutiert.

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Splitting of various naphthol carbonic acid esters by esterases in the tanycyte ependyma of the III ventricle of the Wistar rat

Summary In the Wistar rat, the tanycytes of the IIIrd ventricle contain unspecific esterases which are E 600 sensitive and are not inhibited by p-chlormercuribenzoate. To further investigate the character of these enzymes, their ability to split various naphtholcarbonic acid esters in the presence of organic solvents was tested. It was hereby established that the esterases of the tanycytes behave differently to those of the diencephalic nerve cells. In the tanycytes among various homologous carbonic acid esters of -naphthol applied, -naphthyl butyrate shows the highest splitting ratio; with acetate esters of AS-naphtholes differing but always weaker reactions are obtained than with -naphthyl-acetate. As in a former study, behavioral divergencies of esterase activity in the tanycyte perikaria and processes were observed. — On the basis of these findings the possibility is discussed that the esterases of the tanycytes might play a role in synaptic transmission.

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Herrn Prof. Dr. med. O. Veit in Verehrung zum 85. Geburtstag gewidmet.     

Freie und gebundene Aminosäuren in knöllchentragenden und knöllchenfreien Erbsenpflanzen verschiedener Altersstadien

Zusammenfassung Die mit 75% igem Alkohol extrahierbaren Aminosäuren und Amide aus 32, 50 und 64 Tage alten Knöllchen, knöllchenfreien Wurzeln und Blättern von Erbsenpflanzen wurden halbquantitativ papierchromatographisch bestimmt; ebenso nach Hydrolyse die Proteinaminosäuren der extrahierten Pflanzenrückstände. Vergleichend dazu wurden knöllchenfrei mit NO₃- gezogene Erbsenpflanzen nach 20 und 40 Tagen ebenso untersucht. Zur Sicherung der halbquantitativen Werte wurden die Gesamt--Amino-N-Gehalte der Extrakte und Hydrolysate nach van Slyke bestimmt.Die Analysen werden auf Grund der Literatur besprochen und mit den Ergebnissen anderer Autoren verglichen.Die qualitative und quantitative Zusammensetzung der freien Aminosäurenfraktion wird als eine Stütze für die Meinung angesehen, daß der von den Knöllchenbakterien gebundene Stickstoff zunächst nicht durch Verdauung, sondern durch eine Abscheidung seitens der Bakterioiden für die Pflanze nutzbar wird.Fräulein Diemut Schwarz danke ich für verständnisvolle Assistenz.     

Enzymhistochemische Studien am Nervensystem

Zusammenfassung Im Zentralnervensystem des Regenwurmes Eisenia foetida wurden Phosphatasen, Esterasen und eine Peptidase histochemisch untersucht. Zwischen den Befunden an den einzelnen Ganglien des Nervensystems ergaben sich keine wesentlichen Unterschiede.Mit Ausnahme der im gesamten Regenwurm negativen Naphthol-AS-LC-acetatesterase, Leucinaminopeptidase und der alkalischen Phosphatasen, die nur in den coelomalen Deckzellen der bindegewebigen Kapsel eine deutliche Aktivität zeigten, waren alle von uns durchgeführten Enzymnachweise vor allem in den Gliazellen positiv. Die Reaktionen für saure Phosphatasen, Glucose-6-phosphatase, 5-Bromindoxylacetatesterase und Butyrylcholinesterase waren mäßig aktiv, während die Adenosintriphosphatase, -Naphthylacetatesterase und Acetylcholinesterase eine starke Aktivität entwickelten.Lediglich einzelne Nervenzellen wiesen eine Reaktion für saure Phosphatasen und Glucose-6-phosphatase auf; die 5-Bromindoxylacetatesterase war nach 2 1/2 h Inkubation in allen Nervenzellen feingranulär. An der Grenze von Neuropil und Rinde bzw. verstreut im Neuropil sind Acetylcholinesterase-positive Strukturen auffindbar.Die enzymhistochemischen Ergebnisse stützen auch von diesen Enzymen aus die Auffassung einer trophisch-metabolischen Einheit zwischen Gliazellen und Neuronen.

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Enzyme-histochemical studies on the nervous systemIII. The distribution of some hydrolases in the nervous system of the earthworm (Eisenia foetida)

Summary The distribution of some phosphatases, esterases and one peptidase has been studied histochemically in the central nervous system of the earthworm (Eisenia foetida). There were no substantial differences between the results in the various ganglions of the nervous system.Almost all the enzyme reactions performed, were positive in glial cells, with the exception of naphthol AS-LC acetateesterase and leucine aminopeptidase being negative in the whole earthworm, and alkaline phosphatases that showed marked activity in the coelomal cells of the connective capsule. The reactions for acid phosphatases, glucose-6-phosphatase, 5-bromindoxyl-acetateesterase and butyrylcholinesterase were medium active, while adenosine triphosphatase, -naphthylacetateesterase and acetylcholinesterase developed strong activity.Acid phosphatases and glucose-6-phosphatase reactions were shown only by single nerve cells; 5-bromindoxyl-acetateesterase was fine-granular in all neurons after 2 1/2 hrs of incubation. Acetylcholinesterase-positive structures could be found at the border of the neuropil and neuronal layer, and scattered in the neuropil.The enzyme-histochemical results from these enzymes, too, confirm the hypothesis of a trophic-metabolic unit made up of glial cells and neurons.

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Durchgeführt am Anatomischen Institut Bonn mit dankenswerter Unterstützung der Thyssen-Stiftung.     

Zur Verteilung der Stereocilienenzyme im Nebenhodengang von Ratten

Zusammenfassung In frischen Kryostatschnitten oder nach Aldehydfixation werden im Nebenhodengang erwachsener Ratten -Glutamylnaphthylamide von den Stereocilien der hauptzellen in Zone 1A-4B, Glycyl-prolylnaphthylamide in denen der Zone 1B-4A umgesetzt (Nomenklatur nach Reid und Cleland, 1957); mit anderen Aminosäure- und Peptidnaphthylamiden fällt der Nachweis negativ aus. Adenosintriphosphat (ATP) wird von den Stereocilien der Zone 1A, 2, 3 und 4A gespalten; Adenosinmonophosphat (AMP) liefert in den Zonen 3–6 eine positive Stereocilienreaktion. Thiaminpyrophosphat (TPP) hydrolysiert bevorzugt der Golgi-Apparat der Hauptzellen in Zone 1B und C sowie 2 und 3. Zusätzlich werden ATP, AMP und TPP in den Stereocilien einzelner Epithelzellen außerhalb der Zonen umgesetzt, in denen die Oberfläche aller Zellen reagiert. Mit AMP als Substrat läßt sich die Zone 3 in 2 Unterzonen aufgliedern.Substrate zum Nachweis von - und -d-Glycosidasen, unspezifischen Esterasen und alkalischen Phosphatasen werden von den Stereocilien entweder nicht oder kaum angegriffen.

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Distribution of enzymes in the stereocilia of the ductus epididymis of rats

Summary Using unfixed or cryostate sections from aldehyde fixed epididymides of adult rats -glutamyl naphthylamides are hydrolysed in the stereocilia of the principal cells in zone 1A-4B and glycyl-prolyl naphthylamides in those of zone 1B-4A (nomenclature of Reid and Cleland, 1957); this is not the case when other amino acid and peptide naphthylamides are employed. Adenosine triphosphate (ATP) is metabolized by the stereocilia in zone 1A, 2, 3 and 4A and adenosine monophosphate (AMP) in the stereocilia of zone 3–6. With thiamine pyrophosphate (TPP) especially the Golgi apparatus of the principal cells in zone 1B and C, 2 and 3 reacts. In addition ATP, AMP and TPP stain the stereocilia of single epithelial cells outside the zones where all stereocilia react. The AMP pattern allows a further subdivision of zone 3 into 3A and B.Substrates for the demonstration of - and -d-glycosidases, non-specific esterases and alkaline phosphatases are either not hydrolyzed by the stereocilia or the rate of hydrolysis is low.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Sonderforschungsbereich 105).

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Herrn Obermedizinaldirektor Dr. H. Müller, Chefarzt des Kreiskrankenhauses Kronach/Ofr. zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Freie und Hydrolysat-Aminosäuren in vegetativen Zellen und Sporen von Bacillus subtilis

Zusammenfassung Die an 13 Std alten vegetativen Zellen und 11 Tage alten Sporen von Bac. subtilis vorgenommenen Gesamt-N-und -Amino-N-Bestimmungen (nach Hydrolyse) ergaben für Sporen etwas erhöhte Gehalte. Demgegenüber enthielten vegetative Zellen fünfmal mehr freie Aminosäuren, vor allem: Glutaminsäure, Asparagin und -Alanin. Die ebenfalls halbquantitativ papierchromatographisch bestimmten Aminosäuren der Totalhydrolysate von vegetativen Zellen und Sporen zeigten bei etwas erhöhter Gesamtmenge in den Sporen unterschiedliche Mengenverhältnisse einzelner Komponenten, die als Ausdruck für einen tiefgehenden Proteinumbau bei der Sporenbildung anzusehen sind. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit Untersuchungen anderer Autoren besprochen.Fräulein Diemut Schwarz danke ich für verständnisvolle Assistenz.     

Energieabsorption an Grenzflächen zwischen Geweben verschiedenen Bremsvermögens

Zusammenfassung Es wird eine Methode aufgezeigt, mit der es möglich ist, die Energiedosis in der Nähe einer ebenen Grenzfläche zwischen Knochen und Weichgewebe bei einer homogenen Verteilung -strahlender Nuklide im Knochen zu berechnen. Die Methode ist allgemeiner, als ähnliche von anderen Autoren vorgeschlagene, da man jede beliebige, experimentell oder theoretisch gefundene Energieabhängigkeit der Bremsvermögen von -Teilchen im Weichgewebe und im Knochen bei der Berechnung verwenden kann. Die numerische Durchführung der Rechnung mit einem Bremsvermögen, das den z. Zt. besten experimentellen Daten angepaßt worden war, ergab nur eine geringfügige Abweichung der Dosis von Werten, die von anderen Autoren mit einer einfachen Potenzfunktion ermittelt worden waren. Die strahlenbiologische Bedeutung einer mittleren Energiedosis in mikroskopischen Bereichen mit stark inhomogenem Strahlungsfeld wird kurz diskutiert.

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Summary A method for calculating the absorbed dose at points near a plane interface between bone and soft tissue from -emitting nuclides homogenously distributed in bone is presented. The method is more generalized in relation to other work done in this field by the fact that any experimental or theoretical dependence of soft tissue or bone stopping power upon the energy of the -particle may be used for dose calculation. Results of a calculation with an -particle stopping power fitted to best experimental data known at present are presented. They diverge only little from results received by other autors with a simple power function. The meaning in radiation biology of a mean absorbed dose in microscopic dimensions with a higly inhomogenous radiation field is discussed.

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Herrn Professor Dr. Drs. h. c. B.Rajewsky danke ich für zahlreiche anregende Diskussionen, Herrn Professor Dr. F.Stummel und dem Zentralen Recheninstitut der Universität Frankfurt für großzügige Bereitstellung von Rechenmaschinenzeit und für Beratung bei der mathematischen Durchführung der Rechnungen.     

Enzymhistotopochemische Studien an inaktiven Salzdrüsen von Hausenten (Anas platyrhynchus)

Zusammenfassung In der sog. inaktiven Salzdrüse von Hausenten wurden die Glykosidasen -d-Glucuronidase, -d-Glucosaminidase, -Glucosidase und -d-Galaktosidase sowie die Hydrolasen unspezifische saure Phosphatase, unspezifische alkalische Phosphatase, Esterase, ATPase und Leucinaminopeptidase mit enzymhistochemischen Methoden untersucht. Die Drüsenzellen zeigen deutliche, wenn auch quantitativ unterschiedliche Esteraseaktivitäten. Besonders auffallend ist die hohe Aktivität der lysosomal lokalisierten sauren Phosphatase in den Epithelzellen der Zentralkanäle und Ausführungsgänge. Die Bedeutung der Befunde in bezug auf sekretorische und resorptive Leistungen der Salzdrüse wird diskutiert.

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Enzyme histochemical studies on the salt gland of ducks (Anas platyrhynchus)II. Cytochemical localization of some hydrolases

Summary Studying the site of hydrolytic enzymes in the salt gland of domestic ducks the glycosidases -d-glucuronidase, -d-glucosammidase, -glucosidase and -d-galactosidase as well as the hydrolases non-specific phosphatases, esterases, ATPase and leucinaminopeptidase have been investigated with histochemical techniques. The epithelia of the salt gland show distinct activities of non-specific esterases, that differ quantitatively. Furthermore we noticed a strong granular activity of non-specific acid phosphatase in the central canal and in the glandular duct system. The meaning of these findings in relation to secretion and absorption is discussed.

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Ku-210/2).     

Ein Beitrag zur Selektion auf Auswuchsfestigkeit,insbesondere beim Roggen

Zusammenfassung 1. Die bisher gebräuchliche Methode der visuellen Auszählung des Anteils gekeimter Karyopsen ergibt auf Grund der physiologischen Differenzen innerhalb einer Stichprobe stark streuende Einzelwerte. Man kann mit ihrer Hilfe lediglich Trends erkennen.2. Die für die getreideverarbeitende Industrie wirtschaftlich entscheidende Qualitätsminderung tritt vor der sichtbaren Keimung auf und wird auf die Aktivierung von -Amylase zurückgeführt.3. Der Test auf -Amylase und die Fallzahl-Bewertung nachHagberg stimmen gut überein.4. Die Anwendung des Tests auf -Amylase kann bereits vom Erntegut der Einzelpflanzen mit hinreichender Sicherheit erfolgen und ermöglicht die Bereinigung von Populationen.5. In der praktischen Züchtung wurde 1966 ein Verfahren erprobt, das nach der Selektion auf Stand-und Knickfestigkeit auch eine Auslese von Eliten mit längerer Keimruhe gestattet.

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A contribution to selection for sprouting resistance, especially in rye

Summary The usual method of counting sprouting kernels of cereals can only test trends of resistance, because of great differences between varieties. Quality loss begins before visible sprouting and is caused by -amylase activity. The falling number test (Hagberg) and the -amylase assay show corresponding values. In 1966 it was shown that through testing for -amylase an early selection for firmness in rye populations is possible.

     

Biochemistry and genetics of esterases in houseflies (Musca domestica) with special reference to the development of resistance to organophosphorus compounds

The paper reviews and reconsiders the experimental work on esterases in the housefly performed in the Laboratory for Research on Insecticides in Wageningen (formerly in Utrecht). It is attempted to integrate the different aspects of former studies, adding new data where necessary and possible. Two subjects that are intimately connected with esterases are briefly discussed, viz. the mode of action of organophosphorus insecticides and the mechanism of resistance to these compounds. A discussion on the possible functions of the esterases studied concludes the paper.

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Zusammenfassung Die Arbeit gibt eine Übersicht über die experimentellen Untersuchungen an Esterasen der Stubenfliege, die im Laboratorium für Insektizid-Forschung durchgeführt wurden. Es wurde versucht, die verschiedenen Aspekte früherer Arbeiten zu integrieren; nötigenfalls sind neue Daten beigefügt. Zwei Probleme, die sehr eng mit der Aktivität von Esterasen verknüpft sind, nämlich der Wirkungsmechanismus der Phosphorsäureester und die Resistenz gegen diese Substanzen werden ebenfalls besprochen. Eine Betrachtung über die Funktion der Esterasen beschließt die Arbeit.

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The material presented here was presented originally at the Symposium on the Function of Esterases in Animals, University of Recife, Recife, Pernambuco, Brazil, September 8–12. 1963.

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Deceased on October 3, 1964.     

Histochemische Untersuchungen zum Fettgehalt und Fettstoffwechsel des Plexus chorioideus des Kaninchens

Zusammenfassung Es wird über histochemische Untersuchungen zum Fettgehalt und über die Aktivität fettabbauender Enzyme des Plexus chorioideus des Seitenventrikels von Kaninchen berichtet. Die folgenden Fettfärbungen wurden vorgenommen: Ölrot O, Sudanschwarz B, saures Hämatein, Nilblau. In den Plexusepithelien finden sich zahlreiche Fetttropfen verschiedenster Größe, die offensichtlich vorwiegend Triglyceride und Phospholipide enthielten. Die folgenden Enzyme wurden dargestellt: alkalische und saure Phosphatase sowie die unspezifischen Esterasen mit den Substraten -Naphthyl-Azetat, Naphthol-AS-Azetat und Naphthal-AS-D-Chlorazetat. Nur die alkalische Phophatase war ausschließlich im Stroma und nicht in den Plexusepithelien nachweisbar, während die übrigen Enzyme diffusgranulär im Zytoplasma der Epithelien auftraten. An der Oberfläche einzelner Fetttropfen war eine stärkere Enzymaktivität erkennbar.

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Histochemistry of lipid content and turn-over in the choroid plexus of the rabbit

Summary The lipid content and enzyme activity of the choroid plexus was studied in the rabbit by histochemical techniques. The following fat-staining methods were used: Oil red O, Sudan black B, acid haematein, Nile blue. Numerous droplets of different diameters consisting of triglycerides and phospholipids were observed within the epithelial cells. The following enzymes were demonstrated: alkaline and acid phosphatases, and the non-specific esterase (substrates: -naphthyl-acetate, naphthol-AS-acetate, and naphthol-AS-D-chloroacetate). Alkaline phosphatase was found within the stroma cells of the plexus but not within the choroid epithelia. The localization of this enzyme was in contrast to the localization of all the other enzymes which showed a very strong diffuse-granular activity almost exclusively within the epithelial cells. At the surface of some fat droplets an increase of enzymatic activity was demonstrable.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Elektronenmikroskopisch-cytochemischer Nachweis von Glykogen beiEimeria perforans

Zusammenfassung An Entwicklungsstadien des KaninchencoccidsEimeria perforans wurden elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Darstellung, den Syntheseort und die Lokalisation des Glykogens durchgeführt.Das Glykogen läßt sich nach den bekannten Verfahren der Schnittkontrastierung mit Bleihydroxyd und Kaliumpermanganat elektronenmikroskopisch darstellen. Außerdem gelingen Kontrastierungen des Coccidienglykogens mit Kaliumbichromat, Chromsäure und Rutheniumrot. Nach Einwirkung von -Amylase auf die Schnittpräparate verläuft die Pb(OH)₂-Kontrastierung negativ.Das Glykogen der Makrogamonten und Makrogameten vonE. perforans ist in Cytoplasmaeinschlüssen lokalisiert, die sich mit Osmiumtetroxyd, Phosphor-Wolframsäure und mit Uranylacetat nicht kontrastieren lassen. Die Einschlüsse erscheinen vielmehr nach Behandlung mit diesen Substanzen leuchtend weiß in ihrer elektronendichteren Umgebung. Die Größenausdehnung der Glykogeneinschlüsse hängt von der Darstellungsmethode ab. Die nicht kontrastierten Einschlüsse (nach Osmiumtetroxyd-Fixierung und Nachkontrastierung mit Phosphor-Wolframsäure und Uranylacetat) sind im Durchschnitt 620 m lang und 500 m breit.Der vom Glykogen der Metazoen her bekannte Aufbau aus kugeligen Granula von 20–30 m Größe wird beim Coccidienglykogen nicht beobachtet. Die Glykogeneinschlüsse der Makrogameten enthalten nach der Pb(OH)₂-Kontrastierung längliche Gebilde, die kettenartig miteinander verbunden sind. Da nach den übrigen Darstellungsverfahren andere Strukturen auftreten, ist zu vermuten, daß jeweils andere Komponenten des Coccidienglykogens mit den Kontrastierungsmitteln reagieren. Demnach unterscheidet sich das Glykogen der Coccidien in seinem Aufbau vom Glykogen der Metazoen.Das erste Auftreten des Glykogens wird in jungen Makrogamonten in engem Kontakt mit dem lamellären endoplasmatischen Reticulum beobachtet. Anhäufungen der Kanälchen des endoplasmatischen Reticulum finden sich sowohl in Kernnähe als auch in peripheren Zellbereichen. Die Frage, ob das Glykogen in Kernnähe oder in der Randzone des Makrogamonten synthetisiert wird, ist daher bedeutungslos geworden.Außer in weiblichen Stadien (Makrogamonten, Makrogameten, Zygoten, Oocysten) werden die hellen Glykogeneinschlüsse auch in den Restkörpern der Mikrogamonten angetroffen, bei denen sie auch schon lichtmikroskopisch nachgewiesen worden sind.Über einen Teil der Ergebnisse wurde auf dem I. Internationalen Kongreß für Parasitologie in Rom (21. — 26. 9. 1964) berichtet.Herrn Prof. Dr.R. Danneel, Herrn Prof. Dr.G. Piekarski (Institut für Medizinische Parasitologie der Universität Bonn) und Herrn Prof. Dr.K. E. Wohlfarth-Bottermann danke ich für manche Anregung und Unterstützung. Die Mittel für die Untersuchungen stellte mir die Deutsche Forschungsgemeinschaft zur Verfügung.     

Neurophysiologische Grundlagen visueller angeborener Auslösemechanismen beim Frosch

Zusammenfassung An Fröschen (Rana esculenta) wurden durch visuelle Schlüsselreize verschiedene angeborene Auslösemechanismen in Freilanduntersuchungen gemessen (Beutefang, Fluchtreaktion). Diese verhaltensphysiologisch gewonnenen Befunde sowie die Reaktion von Fröschen bei optokinetischer Reizung mit bewegten Schwarz-Weiß-Streifenmustern (Birukow) und beim Überspringen von unbewegten Hindernissen wurden mit neurophysiologischen Resultaten verglichen.Die Verhaltensreaktionen sind von einfachen physikalischen Parametern der visuellen Reize abhängig (Größe, Winkelgeschwindigkeit, Kontrast). Das optische Bild auf der Netzhaut wird durch die Funktion des retinalen neuronalen Netzes in den Entladungsmustern von 4 verschiedenen Klassen von Ganglienzellen abgebildet. Bei diesen Abbildungen werden jeweils verschiedene Eigenschaften des visuellen Reizes hervorgehoben. Die Aktivierung retinaler Neurone hängt ab von der Winkelgeschwindigkeit, dem Kontrast, der Winkelgröße der bewegten Reize und ihrer Position im rezeptiven Feld. Die Konstanten in den Funktionen für die 4 verschiedenen Neuronenklassen unterscheiden sich signifikant (Tabelle 1).Der Vergleich der neurophysiologischen und der verhaltensphysiologischen Befunde (Tabelle 2) ergab, daß Attrappen für visuelle Schlüsselreize, die eindeutige Verhaltensreaktionen auslösten, verschiedene retinale Neuronenklassen simultan aktivierten. Damit ist gezeigt, daß die Differenzierung zwischen Schlüsselreizen und irrelevanten Reizen ein weiteres neuronales Netzwerk (im Tectum opticum) benötigt. Bei der Abbildung des visuellen Reizes in den Entladungsmustern der 4 verschiedenen Neuronenklassen läßt sich jedoch eine wahrnehmungskategoriale Ordnung erkennen, welche als erste Stufe des AAM interpretiert werden kann.

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The neurophysiological basis of visual innate releasing mechanisms in frogs

Summary By means of selective visual stimulation various innate releasing mechanisms (catching of prey, flight response) were measured in field experiments with frogs (Rana esculenta). The results obtained with behavioral methods as well as the reactions of frogs to optokinetic stimulation (Birukow) were compared with the neurophysiological data from micro-electrode recordings of optic nerve fiber action potentials (Rana esculenta, Rana pipiens). The behavioral reactions are dependent on simple physical parameters of the visual stimuli (size, angular velocity, contrast). Certain features of the optical image on the retina are replicated by the discharge patterns of four different classes of ganglion cells. Each of these operations stresses somewhat different properties of the visual stimulus pattern. The activation of retinal neurons depends on angular velocity, contrast, angular size of the moving objects and their position in the receptive field. The constants of the functions valid for the four different classes of neurons differ significantly (Table 1).A comparison of the neurophysiological and the behavioral findings (Table 2) showed that visual stimulus patterns resulting in unequivocal behavioral reactions at the same time activate different classes of retinal neurons. It is thus shown that differentiation between behaviorally relevant key stimuli and behaviorally irrelevant stimulation requires an additional neuronal network in the optic tectum. The coding of the visual stimulation into the discharge patterns of the 4 different neuronal classes, however, exhibits retinal filter mechanisms which may be interpreted as the first step of the innate release mechanism.

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Die Untersuchungen an Rana esculenta wurden durch ein Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Gr 276) gefördert. Die neurophysiologischen Messungen an Rana pipiens wurden 1962–1963 im Labor von Prof. T. H. Bullock, University of California, Los Angeles, durchgeführt. Prof. Bullock sei auch an dieser Stelle für seine Förderung gedankt.     

Nuovi reperti sull'orientamento lunare di Talitrus saltator Montagu (Crustacea amphipoda)

Zusammenfassung Mittels einer neuen Versuchseinrichtung wird die Fähigkeit der Amphipoden Talitrus saltator (Montagu) sich mit dem Mond meereseinwärts zu orientieren untersucht. Es wurden zwei Populationen verschieden orientierter Küsten benutzt, die eine mit Fluchtrichtung ungefähr nach Westen, die zweite mit Fluchtrichtung etwa nach Südsüdwest. Eine richtige Orientierung der Tiere, die unmittelbar vor dem Versuch gesammelt wurden, wird bei verschiedenen Mondphasen und-ständen bestätigt. Aber auch Tiere, welche am vorigen Sonnenuntergang oder sogar am vorigen Neumond erbeutet und dann ständig im Dunkel gehalten wurden, sind meistens richtig orientiert. Es wird behauptet, daß zwei verschiedene physiologische Rhythmen die Sonnenund die Mondorientierung von Talitrus bedingen.     

Quantitative mikrospektrophotometrische Untersuchungen zum Tryptophannachweis nach Adams

Zusammenfassung Es wird die Eignung der p-DMAB-Nitrit-Reaktion nach Adams für quantitative mikrospektrophotometrische Tryptophanbestimmungen an den Zymogengranula des Meerschweinchenpankreas geprüft. Im Vergleich hierzu wurden chemische Untersuchungen an verschiedenen tryptophanhaltigen Proteinen durchgeführt. Mit freiem Tryptophan zeigen die Absorptionsspektren des Reaktionsproduktes Maxima bei 430 nm und 590 nm. Die quantitative Analyse erfolgte mit dem 2. Maximum. Proteingebundenes Tryptophan kann in Lösung wie im Gewebe zu einer signifikanten Verschiebung des 2. Maximums führen.Nach den mikrospektrophotometrischen Untersuchungen sind die Bedingungen des Lambert-Beer-Bouguerschen Gesetzes für Tryptophan, Lysozym, Glycyl-L-Tryptophan, -Chymotrysin, -Globulin aus Rinderserum und für die Zymogengranula des Pankreas erfüllt, während für Ovalbumin und Rinderserumalbumin keine lineare Abhängigkeit zwischen Konzentration und Extinktion gefunden werden konnte.Auch nach Variation verschiedener Faktoren erwies sich die Reaktion als sehr stabil. Im histologischen Schnitt ist die Farbstoffbildung stark fixierungsabhängig. Die besten Ergebnisse fanden sich nach Formalin- und Formol-Alkohol-Fixierung. Besonders günstig ist die zeitliche Stabilität des Reaktionsproduktes und die gute Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse in jeweils neuen Reaktionsansätzen.Da bei der Messung proteingebundenen Tryptophans die Lage der Absorptionsmaxima und die Neigung der Eichkurven von der Struktur der jeweiligen Proteine abhängen, ist ein unmittelbarer Vergleich der Extinktionswerte verschiedener Gewebe zunächst nicht möglich.

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Quantitative microspectrophotometrical investigations on the Adams' tryptophan reaction

Summary Chemical and microspectrophotometrical investigations were carried out in order to make use of the p-dimethylaminobenzaldehyde-nitrite-reaction (Adams) for quantitative measurements of the tryptophan content in histological sections. The studies were performed using zymogen granules of the guinea pig pancreas and included comparative chemical tests with free tryptophan, tryptophan containing dipeptides and various proteins exhibiting different tryptophan contents.The blue pigment appearing after application of the Adams-reaction to the chemical substances and histological sections studied shows 2 absorption maxima, with respect to free tryptophan at wave lengths 430 and 590 nm. Protein bound tryptophan can shift the second peak to higher wave lengths. Tryptophan, glycyl-L-tryptophan, lysozyme, -chymotrypsin and -globulin were found to fulfil the law of Lambert-Beer-Bouguer whereas ovalbumin and bovine serum albumin fail to show a linear relationship between the tryptophan concentrations put in and the extinction. These results lead to the conclusion that the amount of the blue pigment obtained with the p-DMAB-nitrite-reaction is dependent on the protein used, and that the extinction measured might be related to the molecular protein structure. Microspectrophotometrical evaluations of the zymogen granules confirm the validity of the law of Lambert-Beer-Bouguer with respect to the p-DMAB-nitrite-reaction, too.Varying several reactive factors (temperature, time of condensation or oxydation, HCl-concentration) the Adams' method is found to give highly constant results. Only lowering of the HCl-concentration down to 20% or more leads to a decrease of the extinction values. Contrary to it, the reaction is most sensitive to fixatives others than 4% formol or formol alcohol (21, v/v). Acid- and sublimat-containing fixatives suppress or decrease, respectively, the formation of the blue pigment whereas Regaud's fixative containing potassium bichromate influences the reaction to a lesser degree. All the extinction values obtained were well reproducible in repeated reaction procedures. Considering the results referred to above the p-DMAB-nitrite-reaction can be recommended for quantitative microspectrophotometrical evaluations provided tissue components with identical protein composition are compared.

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Herrn Prof. Dr. G. Bruns herzlich zum 3. 2. 1969 gewidmet.     

Partial reproductive incompatibility between populations of spider mites (Acarina: Tetranychidae)

Partial reproductive incompatibility between spider mite populations of different origin is a common phenomenon. A comparative study was made of the characteristics of partial reproductive incompatibility both between various natural populations ofTetranychus urticae and between a laboratory strain and a number of chromosome mutation homozygous strains derived from it. Interpopulation crossing experiments were set up and percentages of nonviability assessed in the F₁, the haploid F₂, the B₁ obtained from hybrids that had been mated with males of the original male parent stock and the B₁ produced by hybrids that had been mated by males of the original female parent stock. In those cases where partial reproductive incompartibility between populations is due to different chromosome mutations similar degrees of nonviability were observed for the haploid F₂ and the B₁ generations belonging to it. With natural reproductive incompatibility the degree of lethality was highest in the haploid F₂; the percentage nonviability was usually less for fertilized eggs, and especially when the eggs were fertilized by a gamete of a male of the same origin as the female parent of the hybrid. Differences in hybrid sterility between reciprocal crosses were often found. It is assumed that, although chromosome mutations may play a role in speciation of tetranychids, partial reproductive incompatibility between natural populations is mainly due to lethal recombinations of genes and interactions between cytoplasmic factors and genes of alien male gametes.

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Zusammenfassung Teilweise Fortpflanzungsunverträglichkeit zwischen Spinnmilbenpopulationen verschiedener Herkunft ist ein häufiges Phänomen. In einer vergleichenden Studie wurden die Eigenschaften solcher Inkombatibilität sowohl zwischen natürlichten Populationen vonTetranychus urticae als auch zwischen einem Laborstamm und einigen von diesem hergeleiteten Stämme mit homozygoter Chromosomenmutation untersucht. Kreuzungsexperimente zwischen den Populationen wurden durchgeführt und Prozentsätze der Nichtlebensfähigen (=nicht schlüpfenden Eiern) bestimmt u.zw. in der F₁, der haploiden F₂, der B₁, die von Hybriden erhalten wurde, die mit Männchen der ursprünglichen Elternzucht für Männchen gepaart waren und schließlich der B₁, von Hybriden erzeugt, die gepaart waren mit Männchen der ursprünglichen Elternzucht für Weibchen. In den Fällen, wo die Inkombatibilität zwischen den Populationen verursacht wird durch verschiedene Chromosomenmutationen, wurde ein ähnliches Ausmaß der Nichtlebensfähigkeit beobachtet für die haploide F₂ und die dazugehörigen B₁-Generationen. Bei natürlichen teilweiser Fortpflanzungsinkombatibilität war das Ausmaß der Lethalität am höchsten in der haploiden F₂; der Prozentsatz Nichtlebensfähigkeit war gewöhnlich für befruchtete Eier geringer, besonders wenn die Eier befruchtet waren durch einen Gameten von einem Männchen der gleichen Herkunft wie der weibliche Elternteil des Hybrids. Oft wurden Unterschiede in der Hybridsterilität zwischen reziproken Kreuzungen gefunden. Es wird angenommen, daß, obwohl Chromosomenmutationen eine Rolle spielen mögen in der Speciation der Tetranychiden, teilweise Fortspflanzungsinkombatibilität Zwischen natürlichen Populationen hauptsächlich verursacht wird durch lethale Rekombination von Genen und Wechselwirkungen zischen zytoplasmatischen Faktoren und Genen von fremden Männchengameten.

     

Differentielle Färbung der somatischen Metaphasechromosomen von Cypripedium Debile

Zusammenfassung Durch die von der Verfasserin entwickelte Methode der gleichzeitigen Fixierung und Färbung mit einem Gemisch von Orceinessigsäure und Salzsäure kann man bei Cypripedium debile eine eigentümliche Färbungs-differenzierung der Metaphasechromosomen in somatischen Mitosen erzielen, die im Auftreten von hinsichtlich des Ortes und der Breite konstanten, tief gefärbten Querstreifen der Chromosomen besteht.Für die Prüfung dieser Reaktionserscheinung gegen die Vorbehandlungen und Fixierungsmittel wurden einige Versuche durchgeführt.Nach Abkühlung und nach Vorbehandlung mit 8-Oxychinolin färbten sich die Chromosomen differentiell wie ohne Vorbehandlung, während sie nach Ammoniak und Colchicinvorbehandlung homogen gefärbt waren.Nach Nawaschin-Fixierung treten die Chromosomenquerstreifen nicht hervor, unabhängig davon, ob man die Salzsäure im gleichen Mengenverhältnis wie bei Orceinessigsäurelösung zusetzt oder nicht. Die Salzsäure hat also wahrscheinlich keinen Einfluß.Unter den Bestandteilen des Nawaschinschen Gemisches scheint Essigsäure die Darstellung der Chromosomenquerstreifen zu fördern, während Chromsäure und Formol sie hemmen.Zum Schluß sei mir gestattet, meinem Lehrer, Herrn Prof. T. Miduno für die liebenswürdige Anregung zu diesen Versuchen und für seine Ratschläge und Herrn Dr. B. Sakai von der Metropolitanuniversität, der mich in die Technik der Orceinfärbung freundlichst einleitete, an dieser Stelle meinen verbindlichsten Dank auszusprechen; auch habe ich von Herrn Y. Mori von der hiesigen Universität bei der Abfassung des Manuskriptes dankenswerte Hilfe erfahren.Contributions from the Biological Institute, Keiô University, No. 9.     

Eine Modifikation des α-Aminosäure-Nachweises mit Ninhydrin bzw. Alloxan

Zusammenfassung Es wird vorgeschlagen, die beim topochemischen Nachweis von -Aminosäuren mit Ninhydrin-Lösung bzw. Alloxan gebildeten Aldehydgruppen mit Thionin-SO₂-Lösung (nachvan Duijn) darzustellen. Das blaue Reaktionsprodukt liefert kontrastreiche Bilder. Der Ausfall der Blockierungsteste läßt auf eine genügende Spezifität schließen. An diesen -Aminosäurenachweis kann die übliche PAS-Reaktion angeschlossen werden.Mit 2 TextabbildungenStipendiat des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung.     

Host plant stimuli affecting oviposition behavior of the Eastern spruce budworm

The host selection of the female spruce budworm Choristoneura fumiferana (Clem.), Tortricidae, for oviposition is influenced both by the shape and the composition of the substrate. Needle extracts were bioassayed using artificial twigs. The active compounds are soluble in organic solvents and steam distillable. Synthetic D- and L- pinene occurring naturally in the extracts proved to be oviposition stimulants. The optical isomer L- pinene did not show any activity. Ablation experiments led to the conclusion that chemoreceptors for the host attractants and the stimulants are located on the antennae and probably also on the maxillary and labial palpi.

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Zusammenfassung Die Weibchen von Choristoneura fumiferana bevorzugen für die Eiablage ein nadelförmiges Substrat. Dabei spielen die mechanorezeptiven Sinneshaare auf den Ovipositor-Papillen vermutlich eine entscheidende Rolle. Petrolätherextrakte der Nadeloberflächen, Methanolextrakte und Wasserdampfdestillate ergaben eine erhöhte Eiablage auf damit behandelten künstlichen Nadelzweigen. Die aktiven Extraktfraktionen waren nur in organischen Lösungsmitteln löslich. Für die Attraktivität und stimulierende Wirkung der Extrakte müssen verschiedene Substanzen verantwortlich sein. - und -Pinen wurden mit Hilfe des Gaschromatographen in den aktiven Fraktionen nachgewiesen. Synthetisches D- und L- Pinen waren beide aktiv. Dagegen ergab L- Pinen bei den geprüften Konzentrationen keine erhöhte Eiablage. Mit Hilfe von Ablationsexperimenten (Amputation, Überziehen mit Paraffin) wurde versucht, die Chemorezeptoren für die attraktiven und stimulierenden Stoffe zu lokalisieren. Dabei ergab sich, dass die Geruchsrezeptoren auf den Antennen und vermutlich auch auf den Labial-und Maxillarpalpen für die Wirtswahl von Bedeutung zu sein scheinen.

     

Vergleichende Untersuchungen zur flugbiologischen Funktion des Daumenfittichs (Alula spuria) bei Vögeln

Zusammenfassung Zur Klärung der aerodynamischen Funktion des Daumenfittichs wurden Messungen der Luftkraftkomponenten an 4 Vogelflügeln mit angelegter and abgespreizter Alula durchgeführt, Rauchkanalmessungen der Flügelumströmung gemacht und die großen Anstellwinkel von Vogelflügeln im Bremsanflug durch Hochfrequenzregistrierung bestätigt. Übereinstimmend ergibt sich, daß die abgespreizten Alulae im Anstellwinkelbereich von 30°<<50° als Hochauftriebserzeuger wirken (Auftriebserhöhung maximal 25%) und gerade in diesem Winkelsbereich die Strömungsablösung von der Flügeloberseite verhindern. Verschiedene weitere funktionelle Möglichkeiten und ebenso die technischen Analoga dieses biologischen Mechanismus werden diskutiert.

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Comparative studies on the function of the bastard wing (alula spuria) in the flight biology of birdsI. The alula as a producer of high lift

Summary In order to clarify the aerodynamic function of the alula spuria, the following observations were made on the wings of four avian species: (1) differential measurements of the aerodynamic force components produced by the wing with the alula spread away from or laid against the rest of the wing, (2) smoke-tunnel measurements of the air flow around the wing under the same conditions of alula position, (3) confirmation by high-frequency photography of the large angles of attack used by birds in stopping their flight. From the agreement among the results it follows that, at very high angles of attack (30°<<50°), the abducted alulae function as producers of high lift (maximal increase in lift 25%) and exactly in this range of impede the breaking away of the air stream from the upper surface of the wing. Additional functional possibilities are discussed, as well as technical analogues of this biological mechanism.

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Für diese Arbeit wurden Geräte mitverwendet, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft für andere flugbiophysikalische Untersuchungen zur Verfügung gestellt worden sind.