An electron microscopic and radioautographic study of hypostomal regeneration inHydra viridis

Summary The gastrodermal secretory cells inHydra viridis are limited to specific regions in the body column. There are two types of mucous cells present, and they are limited to the hypostome. The zymogen cells are absent from the hypostome, but they extend along the body column from the tentacles to the peduncle. Transection beneath the tentacles produces a proximal portion of the hydra devoid of mucous cells. This piece regenerates new tentacles and a normal hypostome, filled with mucous cells, within four days.The following events were observed during regeneration. The zymogen cells formed an aggregate within twenty-four hours in the region of the presumptive hypostome. These cells organized and formed lobes of zymogen cells that were positioned similarly to the arrangement of mucous cells in the normal animal. Sparsely distributed small basophilic cells were also present in the reforming hypostome. Using corresponding thick and thin sections we identified the cells incorporating radiosulfate: 1) The zymogen cells in the distal aggregate. 2) Small basophilic cells, some filled with free ribosomes, and others with a well-developed E. R. 3) Secretory cells containing both mucous and serous granules. 4) Secretory cells with granules similar to the granules in mouse Paneth cells.The fate of the secretory granules in the zymogen cells in the distal aggregate is unknown. Some are autolysed within the cell, and others are extruded. However, some observations suggest that there may be a direct transformation of some of the serous granules to mucous granules. The E. M. observations, the radiosulfate incorporation data, and the migrations of cells to the wound site, suggest that both the zymogen cells and basophilic cells transform to mucous cells. Identification of the early stages of mucous synthesis in these basophilic cells enabled us to study the sequence of mucous granule maturation of both the hypostomal mucous cells.The two most significant questions which we feel remain unaswered are: 1) What are the ultrastructural events during the zymogen cell transformation to a mucous cell ? 2) What is the origin of the small gastrodermal basophilic cells ?

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Zusammenfassung Die gastrodermalen sekretorischen Zellen von Hydra viridis kommen nur in spezifischen Regionen der Körpersäule vor. Es gibt zwei Typen muköser Zellen, und diese findet man ausschließlich im Hypostom. Zymogene Zellen gibt es nicht im Hypostom, aber erstrecken sich längs der Körperachse von den Tentakeln zum Pedunkulus. Sektion unterhalb der Tentakel produziert eine proximale Region von Hydra ohne muköse Zellen. Dieses Stück regeneriert neue Tentakel und ein normales Hypostom mit mukösen Zellen innerhalb vier Tagen.Die folgenden Vorgänge wurden beobachtet während der Regeneration. Die Zymogenzellen bildeten ein Aggregat in der Gegend des präsumptiven Hypostoms innerhalb 24 Std. Diese Zellen bildeten Lappen von Zymogenzellen in ähnlicher Anordnung wie die mukösen Zellen im Normaltier. Ebenfalls vorhanden im neu sich bildenden Hypostom waren locker verteilte, kleine basophile Zellen. Durch Verwendung alternierender dicker und dünner Schnitte identifizierten wir die Zellen, die radioaktives Sulfat einbauten: 1. Zymogenzellen im distalen Aggregat. 2. Kleine basophile Zellen, einige mit freien Ribosomen angefüllt, andere mit gut entwickelten endoplasmatischen Retikulum. 3. Sekretorische Zellen mit mukösen und serösen Granula. 4. Sekretorische Zellen mit Granula, die ähnlich aussehen wie die Granula von Maus Paneth-Zellen. Das Schicksal der sekretorischen Granula in den Zymogenzellen des distalen Aggregates ist unbekannt. Einige werden innerhalb der Zellen autolysiert, andere ausgestoßen. Es scheint aber, daß einige der seriösen Körner sich direkt in muköse umwandeln. Die elektronenoptischen Bilder, die Ergebnisse des Sulfat-Einbaus, und die Wanderung von Zellen zur Wunde weisen darauf hin, daß sowohl Zymogenzellen, als auch basophile Zellen sich in muköse Zellen verwandeln. Identifikationen der Frühstadien von Mukus-Synthese in diesen basophilen Zellen erlaubte uns, die Sequenz der Reifung der Mukus-Granula beider hypostomalen Mukuszellen zu studieren.Die zwei wichtigsten, noch unbeantworteten Fragen verbleiben: 1. Was für feinstrukturelle Veränderungen finden statt während der Transformation von Zymogenzellen in muköse Zellen ? 2. Woher stammen die kleinen gastrodermalen, basophilen Zellen ?

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This paper was prepared from a thesis submitted in partial fulfillment for the degree of Master of Arts.

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This work was supported by the National Institutes of Health grant No GM-11218 to Dr. A. L.Burnett.     

An electron microscopic and histochemical study of the secretory cells inHydra viridis

Summary The fresh water coelenterateHydra viridis possesses a unique distribution of mucous and serous secretory cells in the gastrodermis. The mucous cells are found only in the hypostome, a region devoid of the serous zymogen cells. On the other hand, the zymogen cells are found extending from the tentacles to the peduncle. Histochemical stains indicated that the two hypostomal mucous cells, spumous and granular, secreted an acid mucopolysaccharide, and incorporated radiosulfate. The radiosulfate label was not sensitive to hyaluronidase digestion, but was removed by acid methanolysis. In contrast, the secretory product of the zymogen cell was rich in proteins and a PAS-positive moiety (unsulfated).The ultrastructure of these cells was correlated with their histochemical staining properties. It was demonstrated that glutaraldehyde preserved the ultrastructure of the secretory granules better than osmium, and also preserved more components within the granules. The mucous cell granules contained an electrolucent and an electron dense component. The cells were both PAS-positive and alcianophilic. After osmium fixation the dense component was lost and the cells were primarily alcianophilic. Osmium also failed to preserve the electron dense component in the zymogen cells.Observations of corresponding thick and thin sections showed a cell containing granules similar to the granules seen in mouse Paneth cells. The dense core was osmiophilic and the lighter halo was alcianophilic.These results lead us to conclude that the electrolucent filamentous component is an alcianophilic acid mucopolysaccharide and the dense granular component is probably a PAS-positive material.

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Zusammenfassung Der FrischwassercölenteratHydra viridis weist eine einzigartige Verteilung von mukösen und serösen sekretorischen Zellen in der Gasterodermis auf. Die mukösen Zellen finden sich nur im Hypostom, in welchem seröse Zymogenzellen fehlen. Die Zymogenzellen andereseits finden sich von den Tentaklen bis zum Pedunkulus. Histochemische Methoden zeigten, daß die zwei Typen hypostomaler muköser Zellen, d.h. spumöse und granuläre, ein saures Mukopolysaccharid ausscheiden und radioaktives Sulfat einbauen. Der Radiosulfat-Markierer war nicht sensitiv gegenüber Hyaluronidase, konnte aber entfernt werden mit saurem Methanol. Im Gegensatz dazu war das Produkt der Zymogenzellen reich an Proteinen und enthielt PAS-positives Material.Die Feinstruktur dieser Zellen war korreliert mit diesen histochemischen Befunden. Glutaraldehyd erhielt die Feinstruktur der Sekretgranula besser und fixierte mehr Komponenten als Osmium. Die Granula der mukösen Zellen enthielten elektronendichte und -durchsichtige Komponenten; diese Zellen färbten sich mit PAS und Alcyan. Nach Osmium-Fixierung war die elektronendichte Komponente abwesend und die Zellen waren hauptsächlich alcyanophil. Auch in den Zymogenzellen vermochte Osmium nicht, die elektronendichte Komponente zu erhalten. Beobachtungen an alternierenden dicken und dünnen Schnitten zeigten eine Zelle mit Körnern ähnlich den Granulen von Maus Paneth-Zellen. Das dichte Zentrum dieser Granula war osmiophil, der hellere Halo alcyanophil.Diese Resultate lassen uns schließen, daß die elektronen-durchsichtige filamentöse Komponente ein alcyanophiles Mukopolysaccharid ist; das dichte, zentrale Material ist wahrscheinlich PAS-positiv.

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This paper was prepared from a thesis submitted in partial fulfillment for the degree of Master of Arts.

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This work was supported by the National Institutes of Health grant no. GM-11218.

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I wish to thank Dr.Marcus Singer for permission to use the E. M. facilities in the Dept. of Anatomy, Case Western Reserve University, and Dr.Joseph A.Grasso for instruction in the techniques of electron microscopy and the use of his facilities.     

Comparison of the regeneration of the hypostome with the budding process inHydra littoralis

Summary One group of animals has been cut close behind the tentacles and another group in the central part of the gastral region.Hydras have been fixed in Bouin in various time intervals after amputation (from 30 min to 46 h).When the hypostome is entirely closed and when both layers are conspicuous, then the hypostome looks very much like a top of the bud in development. These similarites refer to the position of the cells and their qualitative and quantitative composition.The results lead to a conclusion that zymogen cells can easily move and that in different forms of differentiation can be found in a few hours either at the place of the formation of buds or at the place of the regeneration of the hypostome.Their dedifferentiation into interstitial gastrodermal cells permitted the migration of these cells into the layer of the ectoderm and in this way the growth of the bud and the regeneration of the hypostome are made possible.The vacuolization of these cells and their change into mucous cells created the condition for the formation of new parts of the gastrodermal hypostome and for the formation of tentacles.

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Zusammenfassung Eine Gruppe Versuchstiere wurde nahe hinter den Tentakeln und die andere Gruppe im zentralen Teil der Gastralregion durchschnitten. Die Hydren wurden in Bouin zu verschiedenen Zeitintervallen nach Amputation fixiert (zwischen 30 min und 46 Std). Wenn das Hypostom gänzlich geschlossen ist und beide Zell-Lagen augenfällig sind, dann sieht das Hypostom der Oberseite einer Knospe sehr ähnlich. Diese Ähnlichkeiten beziehen sich auf die Lage der Zellen und auf ihre qualitative und quantitative Zusammensetzung. Die Ergebnisse erlauben den Schluß, daß Zymogenzellen mit Leichtigkeit sich bewegen und innerhalb weniger Stunden als verschieden differenzierte Formen entweder an der Bildungsstelle von Knospen oder am Regenerationsort des Hypostoms gefunden werden können. Ihre Dedifferenzierung in interstitiale Gastroderm-Zellen erlaubt die Wanderung dieser Zellen in die Ectoderm-Schicht und auf diese Weise das Wachstum der Knospe und die Regeneration des Hypostoms. Die Vakuolisierung dieser Zellen und ihre Umwandlung in Schleimzellen schafft die Bedingungen für die Bildung neuer Teile des gastrodermalen Hypostoms und der Tentakeln.

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The work has been partly effected in Middlesex Hospital Medical School, London, where I practised as the British Council scholar.     

Über den Zyklus am Genitalschlauch der weissen Ratte

Zusammenfassung Unter Berücksichtigung der feineren Histologie wird der Zyklus am Genitalschlauch der weißen Ratte und die Geschlechtsreifung dargestellt. Besonders wird die Entwicklung von becherförmigen Schleimzellen aus den gewöhnlichen Plattenepithelien erläutert. Diese Umwandlung ist bisher nicht beschrieben worden. Long und Evans bezeichnen diese Schleimzellen als aufgequollene oder vacuolisierte Zellen. Diese becherförmigen Schleimzellen unterscheiden sich von den normalen Schleimzellen dadurch, daß sie keine Öffnung auf ihrem Scheitel besitzen. Da die Zelle im ganzen abgestoßen wird, ist eine Öffnung nicht nötig.Ferner wurden die epithelialen Veränderungen des Zyklus in dem Vagina und Uterushörner verbindenden Teil untersucht. Auch in diesem Abschnitt, der bisher weniger berücksichtigt wurde, lassen sich Veränderungen nachweisen.     

Über Kanälchenzellen und dunkle Zellen im Nephron von Anuren

Zusammenfassung Die elektronenmikroskopische und enzymcytochemische Untersuchung der Nieren von Rana cancrivora und R. esculenta, Hyla arborea und H. regilla, Bufo carens, B. mauretanicus und B. viridis ergibt, daß im Epithel ihrer Verbindungsstücke verschiedene Zelltypen vorkommen.Die Verbindungsstücke von Rana cancrivora und R. esculenta zeichnen sich — abgesehen von dem Vorhandensein heller Zellen — durch den Besitz sog. Kanälchenzellen aus, die nach Form und Struktur an die Belegzellen der Magendrüsen erinnern. Es handelt sich um sehr mitochondrienreiche, elektronendicht erscheinende Elemente, die durch teilweise verzweigte intrazelluläre Kanälchen mit der Lichtung des Verbindungsstückes kommunizieren. Aus der Oberfläche dieser Canaliculi ragen kurze Cytoplasmafortsätze in das Lumen. An der Basis der Kanälchenzellen bilden zahlreiche Cytoplasmafortsätze ein Labyrinth, das mit den seitlichen Interzellularräumen in Verbindung steht. Die Kanälchenzellen geben eine starke Reaktion auf Bernsteinsäuredehydrogenase und NADH-Diaphorase, die dem Reichtum der Zellen an Mitochondrien entspricht. Unterschiede in der Zahl der Kanälchenzellen bei dem marinen Frosch Rana cancrivora und bei R. esculenta scheinen nicht zu bestehen.Im Verbindungsstück der untersuchten Hyla- und Bufoarten fallen dunkle, d.h. elektronendichte Zellen auf, die zwar viele Mitochondrien enthalten und ein basales Labyrinth bilden, jedoch nicht kanalisiert sind. Auch diese dunklen Zellen geben eine intensive Reaktion auf Bernstein- säuredehydrogenase und NADH-Diaphorase.Die Kanälchenzellen weisen Zeichen einer sekretorischen Aktivität (Bildung von Mukosubstanzen) auf. Die Frage, ob sie außerdem resorptiv tätig sind und ob die dunklen Zellen sowohl sezernieren als auch Ionen aktiv transportieren, kann mit den angewandten Methoden nicht beantwortet werden. Unbekannt ist ferner, ob die Unterschiede im Aufbau der Verbindungsstücke bei den Rana-Arten auf der einen und den Hyla- und sowie Bufo-Arten auf der anderen Seite zu Verschiedenheiten der Harnbildung bei diesen Formen in Beziehung stehen.

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On canaliculi cells and dark cells in the nephron of anurans

Summary The electronmicroscopical and enzymecytochemical investigation of the kidneys of Rana cancrivora, R. esculenta, Hyla arborea, H. regilla, Bufo carens, B. mauretanicus and B. viridis reveals that the epithelium of the connecting tubule (Verbindungsstück) consists of different cell typs.The connecting tubules of Rana cancrivora and R. esculenta are characterized — apart from the occurrence of light cells — by the differentiation of so-called canaliculi cells, the shape and structure of which resemble those of the parietal cells of the gastric glands. These electron dense elements are rich in mitochondria and communicate by partly ramified intracellular canaliculi with the lumen of the connecting tubule. The plasma membrane bordering the canaliculi forms short microvilli-like processes. At the basis of the canaliculated cells numerous cytoplasmic processes form a labyrinth which is in connection with the lateral intercellular space. The canaliculi cells exhibit a strong activity of succinic dehydrogenase and NADH-diaphorase, which corresponds to the abundance of mitochondria in these cells. Differences in the number of canaliculi cells in the marine frog Rana cancrivora and the freshwater species Rana esculenta apparently do not exist.The connecting tubules of the Hyla and Bufo species investigated contain strikingly dark, i.e. electron dense cells, which contain numerous mitochondria, and which possess a basal labyrinth. Canaliculi, however, are lacking. These dark cells, too, give an intensive reaction for succinic dehydrogenase and NADH-diaphorase.The canaliculi cells show features of a secretory activity (production of mucous substances). The question, whether in addition they have a resorptive function and whether the dark cells are secretory and actively ion-transporting elements, cannot be answered by means of the methods applied. Further, it remains unknown whether the differences in the structure of the connecting tubule of the Rana species on the one hand and the Hyla-and Bufo species on the other, are related to differences in the mechanisms of urine production.

Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Cellular differentiation and morphogenesis in Cordylophora

Summary The interstitial cells ofCordylophora were destroyed by treating animals with 4,500 Roentgens of x-irradiation. Within 5–6 days after treatment no interstitial cells were detected in the treated animals and they were never seen in later stages. Some cell divisions were noted in the epidermal epithelio-muscular cells of the x-rayed animals which survived for four weeks. This was ample time to perform reaggregation-reconstitution experiments.Isolated, untreated coenosarc formed a mass from which hydranths and stolons arose. X-rayed coenosarc also formed these structures, although regenerative capacity was less than that of normal coenosarc. The number of stolons and hydranths produced decreased with length of time after irradiation. Both normal and x-rayed coenosarc masses exhibited a tendency to form a greater number of hydranths than stolons when the ratio of epidermis to gastrodermis was low and a greater number of stolons when the ratio of epidermis to gastrodermis was high. Masses prepared from the amounts of epidermis and gastrodermis normally found in intact animals produced intermediate numbers of hydranths and stolons.Isolated, untreated epidermis produced a gastrodermal layer from interstitial cells. They migrated to the inner surface of the epidermal epithelio-muscular cells, enlarged and differentiated into typical gastrodermal-digestive cells. These preparations formed hydranths and developed into colonies. X-irradiated epidermis did not form an inner gastrodermal layer but did secrete perisarc on the periphery. In some ases a second layer of epidermal epithelio-muscular cells was noted on the interior of the x-rayed masses. However, none of the irradiated epidermal masses produced hydranths or stolons or survived to form colonies.Gastrodermis was isolated from normal animals and although the cells rounded up into a spherical mass no morphogenesis occurred and the masses disintegrated within 12–24 hours. Irradiated gastrodermis behaved in the same manner.Normal epidermis was applied to x-rayed gastrodermis and from these preparations normal animals were produced.Normal, untreated gastrodermis combined with x-rayed epidermis yielded viable animals. Interstitial cells appeared to be produced by dedifferentiation of gland cells. The interstitial cells thus formed were able to divide and differentiate into cnidoblasts typical of epidermis.Thus, inCordylophora both epidermal and gastrodermal cells have the capacity to form cell types characteristic of the reciprocal layer.

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Zusammenfassung Die Interstitialzellen vonCordylophora wurden durch Röntgenbestrahlung (4,500 r) zerstört. 5–6 Tage nach der Bestrahlung waren keine Interstitialzellen mehr feststellbar, und auch in späteren Stadien traten nie mehr solche auf. Einige Zellteilungen wurden in den Epithel-Muskelzellen der bestrahlten Tiere beobachtet. Die Tiere blieben 4 Wochen am Leben, so daß Reaggregations- und Rekonstitutionsexperimente durchgeführt werden konnten.Isoliertes, unbehandeltes Coenosark bildete eine Zellmasse, aus der heraus Hydranthen und Stolonen wuchsen. Dieselben Strukturen entstanden aus bestrahltem Coenosark, wenn auch die Regenerationsfähigkeit des bestrahlten Cornosarks vermindert war. Die Zahl der gebildeten Hydranthen und Stolonen nahm mit zunehmender Zeit nach der Bestrahlung ab. Normale und auch bestrahlte Coenosark-Massen bildeten im allgemeinen mehr Hydranthen als Stolonen, wenn das Verhältnis Epidermis: Gastrodermis niedrig war, aber mehr Stolonen, wenn dag Verhältnis hoch war. Coenosark-Massen, die Epidermis und Gastrodermis im normalerweise vorhandenen Verhältnis enthielten, bildeten intermediäre Zahlen von Hydranten und Stolonen aus.Isolierte, unbehandelte Epidermis bildete aus Interstitialzellen eine Gastrodermisschicht. Dabei wanderten die Interstitialzellen auf die innere Oberfläche der epidermalen Epithelmuskelzellen, wurden größer, und bildeten typische gastrodermale Verdauungszellen. Solche Präparate bildeten Hydranthen und entwickelten sich in Kolonien. Bestrahlte Epidermis bildete keine Gastrodermis aus, sezernierte aber Perisark auf der Peripherie. In einigen Fällen wurde eine zweite Schicht von epidermalen Epithelmuskelzellen beobachtet im Innern der bestrahlten Massen. Me aber bildete eine bestrahlte Epidermismasse Hydranthen oder Stolonen, und nie Kolonien.Wenn Gastrodermis aus normalen Tieren isoliert wurde, rundeten sich die Zellen sich zu einer kugeligen Masse ab, aber es kam nie zu einer Morphogenese, und die Massen desintegrierten innerhalb 12–24 Std. Bestrahlte Gastrodermis verhielt sich ebenso.Wenn normale Epidermis auf bestrahlte Gastrodermis gepflanzt wurde, entstanden normale Tiere.Wenn normale Gastrodermis mit bestrahlter Epidermis kombiniert wurde, entstanden ebenfalls normale Tiere. Interstitialzellen entstanden durch Dedifferenzierung von Drüsenzellen. Die dabei gebildeten Interstitialzellen teilten sich und bildeten für Epidermis typische Cnidoblasten. Bei Cordylophora haben demzufolge epidermale, als auch gastrodermale Zellen die Fähigkeit, Zellen der reziproken Zellschicht auszubilden.

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The author wishes to acknowledge the financial aid received for this project from the National Institutes of Health, Bethesda, Md. through their University Biomedical Sciences Support Program.     

Observations on the morphology,submicroscopic structure and biological properties of satellite cells (S.C.) in sensory ganglia of mammals

Zusammenfassung Die Untersuchung der perisomatischen und periaxonalen Satelliten in sensiblen Ganglien verschiedener Säuger hat folgende Ergebnisse:Es wird nachgewiesen, daß die Satelliten um das Neuron eine ununterbrochene Hülle bilden, die es von den Bindegewebsstrukturen des Ganglions vollständig trennt. Jeder Satellit ist von seiner eigenen Zellmembran scharf begrenzt; die Membranen der anliegenden Zellen sind durch Zwischenräume von etwa 200 Å getrennt. Die Form der Satelliten ist im wesentlichen laminär: die Abbildungen von Zellen mit feinen verzweigten Fortsätzen, die hauptsächlich durch Silberimprägnation gewonnen wurden, geben meistens Artefakte wieder.Die Satelliten haben innige Beziehungen zum Neuron, von dem sie durch einen dünnen Zwischenraum (etwa 200 Å), von den entsprechenden Zellmembranen abgegrenzt, getrennt sind: die Satelliten passen sich jeder Unregelmäßigkeit der Neuronenoberfläche an, die durch kleine Paraphyten hervorgerufen wird.Wo der Neurit erscheint, stellen sich die perisomatischen Satelliten ein. Sie werden von den periaxonalen Satelliten ersetzt und diese ihrerseits von den Schwannschen Zellen.Die Satelliten enthalten manchmal ergastoplasmische Bildungen. Im großen und ganzen ist die Struktur dieser Zellen derjenigen der Schwannschen Zellen und vieler protoplasmatischen Gliocyten des Zentralnervensystems ähnlich.Während des körperlichen Wachstums erfahren die Satelliten eine bedeutend geringere Volumen-Zunahme als die Neurone, aber sie vermehren sich häufig durch mitotische Teilung. Beim Erwachsenen sind die Mitosen dagegen sehr selten. Das endgültige Volumen der Satelliten ist eher gleichmäßig, es entspricht dem Drieschschen-Gesetz. Auf Grund der gewonnenen Daten kann man diese Zellen als stabile Elemente im Sinne Bizzozero's betrachten.Über den funktionellen Wert der Satelliten äußert sich der Verfasser auf Grund der morphologisch und biologisch gesammelten Daten. Da diese Zellen immer zwischen den Blutgefäßen und den Neuronen liegen, muß ihre Tätigkeit trophischer Art sein. Die morphologischen Untersuchungen können allerdings nicht feststellen, ob diese trophische Funktion nur in einer Filtrierung der von den Blutgefäßen herkommenden Substanzen oder auch in ihrer Verarbeitung besteht.Schließlich behauptet der Verfasser, daß die perisomatischen und periaxonalen Satelliten einerseits eine große Ähnlichkeit mit den perineuronalen protoplasmatischen Gliocyten des Zentralnervensystems aufweisen, andererseits mit den Schwannschen Zellen. Es ist vielleicht möglich, in einer Kategorie viele Zellen zusammenzufassen, die in enger Beziehung zu den Neuronen stehen und ähnliche funktionelle Eigenschaften besitzen, Zellen, die sowohl dem zentralen als auch dem peripheren Nervensystem angehören.

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Research supported by a C.N.R. Grant.     

Zur Kenntnis vonChlamydomonas suboogama

Zusammenfassung Die Variatonsbreite der Merkmale von vegetativen Zellen und von Gametangien ist beiChl. suboogama größer als es nach früheren Untersuchungen schien.Vegetative Zellen können ellipsoidische, eiförmige oder zylindrische Gestalt haben.—Die Oberfläche des Chromatophors herangewachsener vegetativer Zellen ist durch kurze, längs verlaufende Rippen gegliedert.Außer in Gruppen von drei Makrogametangien und einem Spermatogon (was die Regel bildet) bzw. einem Makrogametangien und einem Spermatogon, können die Gametangien auch isoliert vorkommen; sie sind dann relativ groß und entstehen höchstwahrscheinlich durch direkte Umwandlung aus einer Gametangienmutterzelle. In den großen Spermatogonen entsthen 16 oder 32 Spermein (sonst 4 oder 8).Die frisch entleerten Spermein besitzen eine Wand. Diese wird—früher oder später—vor der Befruchtung abgestreift.An den Makrogameten, jungen Zygoten sowie an den mitunger stellenweise abgehobenen Protoplasten vegetativer Zellen ist ein hyaliner Saum ausgebildet, dessen Natur sich nicht klären ließ.Der Entwicklungsgang der Gametangien und Gameten ist tagezeitlich gebunden. Unter den Beleuchtungs-und Temperaturverhältnissen, wie sie in der ersten Hälfte Mai herrschen, zerlegen sich die Gametangienmutterzellen in den Nachmittags-und Nachtstungen in vier Tochterzellen; diese reifen am folgenden Vormittag zu drei Makrogametangien und einem spermatogon heran und entlassen die Hauptmasse der Gameten in den Mittagsstunden.Mit 5 Textabbildungen     

Der Zeitpunkt der DNS-Synthese bei der Embryonalisierung von Zellen des Lebermooses Riella in bezug auf RNS-Synthese und Kernteilung

Zusammenfassung In Gewebefragmenten aus jungen und älteren Dauerzellen von Riella wurde zu verschiedenen Zeiten nach der Isolierung die Vergrößerung der Nucleolen und der DNS-Gehalt der Kerne gemessen. Die Nucleolen erreichen in jungen Zellen früher eine maximale Größe als in älteren Zellen. DNS wird erst synthetisiert, wenn die Nucleolen eine maximale Größe erreicht haben, also früher in jungen als in älteren Zellen. Während sich die Nucleolen in allen Zellen vergrößern, wenn auch in verschiedenem Ausmaße, wird DNS nur in einigen Zellen synthetisiert. Da während der Embryonalisierung zuerst die RNS-Synthese aktiviert wird, kann angenommen werden, daß der Angriffspunkt der intercellulären Korrelationen, die bei der Zelldifferenzierung den Zellreduplikationscyclus blockieren, die RNS-Synthese ist.

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The time of DNA-synthesis in relation to RNA-synthesis and nuclear division during embryonization of specialized cells in the liverwort Riella

Summary By cutting fragments out of the subapical and out of a basal region of the unistratose wing of the liverwort Riella, embryonization of young and older mature cells was induced. At different times after isolation of the cells the increase in nucleolar size and the DNA-content of nuclei was measured. A maximal nucleolar size is reached earlier in young than in older cells. DNA is synthesized when the nucleoli have reached a maximal size, i. e. earlier in young than in older cells. While RNA is synthesized in all cells of the originally adaxial zone of the fragments, although to a different extent, DNA is synthesized only in some cells. Since increased RNA-synthesis precedes DNA-synthesis during embryonization, it is assumed that the correlations which lead to blockage of the cell reduplication cycle in cell differentiation affect RNA-synthesis.

     

Untersuchungen über die Morphologie,Entwicklungsgeschichte und Systematik von Flechtengonidien

Zusammenfassung DieProtococcus-Gonidien von neun Verrucariaceen, zwei Dermatocarpaceen und einer Lecideaceae, die sich in situ zum Großteil nicht unterscheiden, lassen sich mit Hilfe einfacher Kulturversuche auf Grund konstanter morphologischer und entwicklungsgeschichtlicher Merkmale drei verschiedenen Typen zuordnen: Protococcus Verrucariae acrotelloidis, der inVerrucaria acrotelloides, vierThelidium-Arten und inLecidea coarctata auftritt, ist gekennzeichnet durch die Bildung von Zellpaketen, Verringerung der Zellgröße, plötzlich einsetzendem Zerfall der Pakete in relativ kleine Einzelzellen, weitere Teilung und Isolierung der letzteren und schließlich Einsetzen einer Größenzunahme unter neuerlicher Paketbildung; die Rhythmik dieser Entwicklung wird durch eine Erneuerung des Kulturmediums nicht beeinflußt; Protococcus Dermatocarponis miniati ausDermatocarpon miniatum, Endocarpon pallidum, Verrucaria tristis undThelidium perexiguum unterscheidet sich vonProtococcus Verrucariae acrotelloidis im wesentlichen durch die Fähigkeit, im Anschluß an den Paketzerfall kurze Fäden zu bilden; bemerkenswert ist der starke Polymorphismus; die Aufstellung einer eigenen GattungHyalococcus Warén erübrigt sich;BeiProtococcus Staurothelis treten nur lockere und aus relativ wenigen Zellen bestehende Pakete auf, da die Tochterzellen sich unmittelbar oder bald nach der Teilung trennen und abrunden; im Zusammenhang damit breiten sie sich mehr in der Fläche aus, während bei den beiden anderen Typen begrenzte und dickere Kolonien auftreten.DieHeterococcus-Gonidien vonVerrucaria elaeomelaena undV. laevata lassen sich bei Kultur mitHeterococcus caespitosus identifizieren. Myrmecia pyriformis undMyrmecia reticulata, zwei Protococcalen, die bisher nur aus je einer Flechte bekannt waren, wurden — erstere inDermatocarpon velebiticum, D. rufescens undVerrucaria submersa, letztere inBacidia nanipera — wieder gefunden.Eine neue Protococoale,Chlorellopsis pyrenoidosa nov. gen., nov. sp., aus zweiLecidea-Arten und einer sterilen Flechte ist u. a. durch Autosporenbildung und Vorhandensein eines stets deutlich sichtbaren Pyrenoides charakterisiert.In den GattungenLecidea, Dermatocarpon undThelidium wurden je zwei, beiVerrucaria vier Gonidientypen gefunden. Die systematische Stellung der Algen kann in diesen Verwandtschaftskreisen somit nur zur Charakterisierung der Flechten-Arten, keineswegs der Gattungen oder gar der Familien herangezogen werden.Der Vergleich zwischen den Algen im Flechtenthallus und in Kultur bestätigte in allen Fällen die Tatsache, daß die Zellen im Thallus im Zusammenhang mit geringerer Teilungsfrequenz im allgemeinen größer sind als in gut wachsenden Kulturen und daß ferner die Assimilatspeicherung fehlt oder vermindert ist, dagegen in pilzfreier Kultur gesteigert auftritt.Auch kennzeichnende Merkmale, wie Fadenbildung und Vermehrung durch Zoosporen, sind im Thallus unterdrückt.FürEndocarpon pallidum läßt sich feststellen, daß die Keimhyphen auf weite Strecken hin von den Hymenialgonidien angelockt werden. Heterococcus caespitosus bildet mehrkernige Keimlinge und Fadenendzellen.     

Beiträge zur Ultrahistologie der Wurzelspitze beiAllium cepa

Zusammenfassung An großflächigen UltradÜnnschnitten durch verschiedene Regionen der Wurzelspitze vonAllium cepa wurden vergleichende Untersuchungen Über den Feinbau bestimmter, durch ihre GewebezugehÖrigkeit charakterisierter Zellen durchgefÜhrt (Fixierung: OsO₄ und KMnO₄). Dabei ergaben sich gewebeabhängige Unterschiede in der Ausbildung verschiedener Zellorganelle:Das endoplasmatische Reticulum (ER) sich differenzierender Metaxylemelemente weist eine Modifizierung auf, die an ergastoplasmatische Bildungen mancher tierischer Zellen erinnert. Im Gegensatz zu Rindenzellen und den bisher vor allem beschriebenen Meristemzellen treten hier regelmäßig langgestreckte, parallele Zisternen auf, die — vielfach sphärisch gekrÜmmt — ausgedehnte Cytoplasmabereiche durchsetzen.Die jungen SiebrÖhren sind durch eigenartige, aus dem Endomembransystem hervorgegangene Membranaggregate ausgezeichnet, wie sie bisher bei Pflanzen nur nach experimentell erzeugter Anoxie gefunden wurden (Gavaudan, Wrischer).Das Cytoplasma der die Wurzelspitze peripher umgebenden Kalyptrazellen bietet einen vesikulären Aspekt. Die Vesikel kÖnnen auf verschiedene Art aus dem ER entstehen: Abgliederung am Rande von Zisternen; Bildung aus lokalen Anschwellungen gestreckter Zisternen; Zerfall eines zuvor gebildeten Netzwerkes vielfach verzweigter, tubulärer Elemente dieses Membransystems.Golgi-Apparate kommen erwartungsgemäß in allen Zellen der Wurzelspitze vor; in der Wurzelhaube lassen unmittelbar an den Rändern der Membranpakete liegende Vesikel auf eine gesteigerte Aktivität dieser Organelle schließen.Die Mitochondrien der Kalyptrazellen zeigen in Form und Dichte den fÜr besonders stoffwechselaktive Gewebe beschriebenen Strukturaspekt und unterscheiden sich daher deutlich von jenen der Meristemzellen; dies steht in Einklang mit den Angaben Jensens Über eine exzessive Sauerstoffaufnahme der Wurzelhaube.Im Cytoplasma vieler Zellen wurden Partikel aufgefunden, die bei mäßiger VergrÖßerung an kleine Mitochondrien erinnern, im Gegensatz zu diesen jedoch von einer einfachen Membran umschlossen werden und keine erkennbare Innenstruktur besitzen. Derartige Partikel sind in der Literatur (nicht nur bei Pflanzenzellen) unterschiedlich bezeichnet und in ihrer Funktion gedeutet worden. Über ihre Herkunft ist nichts Sicheres bekannt, doch scheint eine solche von Elementen des ER nach einigen Befunden der vorliegenden Untersuchung nicht ausgeschlossen.

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Summary The features of cell organelles of onion root tips are found by electron microscopy to be correlated characteristically with the position of the cells in the tissue. In particular, the endoplasmic reticulum is considerably modified in the metaxylem vessels, in future sieve cells and in the root cap. The appearance of other elements of cell structure is also dependant upon their histological position but to a reduced extent. These findings are discussed in relation to known physiological data.

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danke ich fÜr ihre UnterstÜtzung, Frl. W. Hilbert fÜr ihre Hilfe bei der Anfertigung großflächiger UltradÜnnschnitte.     

Zytophotometrische Bestimmung des DNS-Gehaltes von Zellen des lymphatischen Gewebes

Zusammenfassung In Tupfpräparaten von menschlichen Tonsillen wurden die verschiedenen Zellformen bei Pappenheim-Färbung identifiziert und photographisch festgehalten. Im anschließend angefertigten Feulgen-Präparat konnten die jeweils identifizierten Zellen wiedergefunden und in ihrem DNS-Gehalt zytophotometrisch bestimmt werden.Wir fanden, daß alle Lymphocyten, Plasmazellen und Germinocyten sowie die wenigen gemessenen Gewebsmastzellen diploid waren, während die basophilen größeren Zellen (Germmoblasten, Plasmoblasten, basophile Stammzellen) eine rege DNS-Synthese zeigten und daher als diploide, hyperdiploide und tetraploide Formen vorkamen. Sicher hypertetraploide Zellen wurden nicht gefunden. Die phagocytierenden und nicht-phagocytierenden Retikulumzellen waren meist diploid, wiesen jedoch gelegentlich auch eine DNS-Synthese auf.Die früher mitgeteilte karyometrische Klassifizierung der lymphatischen Zellen kann mit deren DNS-Gehalt nicht sinnfällig korreliert werden. Für die gesetzmäßige Differenz der Kernvolumina müssen somit andere chemische Bestandteile des Zellkernes verantwortlich sein.

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Summary The various cell types of human tonsils have been identified and photographically documented on imprints with the Pappenheim stain. The slides were then restained with the Feulgen-method. By this way we were able to reidentify these cells and to determine their DNA-content with a cytophotometric method.Lymphocytes, plasma cells and germinocytes as well as the few measured tissular mast cells are diploid. The larger basophilic cells (germinoblasts, plasmoblasts and basophilic stem cells) show an active DNA synthesis which corresponds to diploid, hyperdiploid and tetradiploid cells. Any hypertetraploid cell could not be found with certainty. Most of the reticulum cells with and without phagocytic activity are diploid, but some of them also show a DNA synthesis.The formerly published caryometric classification of the lymphoid cells cannot be accurately correlated to their DNA content. Hence, other chemical nuclear constituents must be responsible for the consistent differences between the nuclear volumina.

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Herrn Professor Dr. W. Bargmann zum 60. Geburtstag.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Weitere Untersuchungen über die Beziehungen zwischen Bau und Funktion bei den Excretionsorganen dekapoder Crustaceen

Zusammenfassung Die Harnkanälchen zahlreicher Süßwasserkrebse sind länger als die verwandter mariner Arten (Grobben 1881, Schwabe 1933 u. a.). Diese Unterschiede lassen sich — wie Harnuntersuchungen an Homarus vulgaris und Potamobius fluviatilis zeigen — auf Grund einer im Verhältnis größeren Arbeitsleistung der Excretionsorgane der süßwasserlebenden Arten erklären, denn der im Meere lebende Hummer produziert einen blutisotonischen Harn, während der Flußkrebs einen gegen-über den anderen Körpersäften stark hypotonischen Harn ausscheidet.     

Elektronenmikroskopische Untersuchung des Subcommissuralorgans der Ratte

Zusammenfassung Das Subcommissuralorgan erwachsener und ganz junger weißer Ratten wurde mit dem Elektronenmikroskop untersucht. — Bei adulten Ratten ist das hohe, mehrreihige Ependym an manchen Stellen von einem Hypendym unterlagert.Im Ependym wird — in engster Nachbarschaft zu den basal gelegenen, oft tief eingebuchteten Zellkernen — das Sekret in unregelmäßig geformten, großen Zisternen des endoplasmatischen Reticulum gebildet. Auf dem nach apikal gerichteten Sekretweg schnüren sich zunächst kleinere Vakuolen ab. Diese konfluieren nahe der Zelloberfläche zu zwei verschiedenen Formen von Sekretvakuolen: zu größeren von unveränderter Konsistenz und zu solchen von unveränderter Größe mit eingedicktem Inhalt; beide geben ihr Sekret in den Ventrikel ab. Der Golgi-Apparat ist an der Sekretbildung nicht beteiligt. Eine basalwärts geri-chtete Sekretion der Ependymzellen wurde nicht festgestellt.Das nur stellenweise ausgebildete Hypendym enthält neben Fortsätzen von Astrocyten, verstreuten Axonen, synaptischen Strukturen und Oligodendrogliazellen auch sekretorische Zellen, die in verschiedenen Merkmalen den Ependymzellen ähnlich sind und offenbar von diesen herstammen. Die Sekretabgabe aus diesen Zellen läßt sich morphologisch nicht erfassen.Die in der Umgebung von subcommissuralen Kapillaren adulter Tiere gefundenen periodisch strukturierten Körper werden im Hinblick auf eine Funktion im Dienste des Stoffaustausches zwischen Blutstrom und sekretorischen Zellen von Ependym und Hypendym diskutiert.Bei Ratten der ersten Lebenswoche zeigt der Ependymverband eine breitere Kernzone; die Zellen sind bereits in sekretorischer Aktivität begriffen. Die apikalen Zellpole der Ependymzellen sind weit in den 3. Ventrikel vorgebuchtet. Zu dieser Zeit ist noch kein Hypendym ausgebildet; ebenso fehlen periodisch strukturierte Körper sowie die Myelinisierung der Axone der hinteren Kommissur.Die sekretorischen Ependymzellen adulter wie auch junger Tiere tragen ein bis zwei Cilien. Einzelne, vom normalen Bau abweichende Cilien mit zusätzlichen äußeren Doppelfilamenten werden beschrieben. Des weiteren wird über atypisch lokalisierte Cilien, die sich entfernt von der Ependymoberfläche im Gewebe finden, berichtet.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft ausgeführt. — Für die Anregung zu dieser Arbeit danken wir Herrn Prof. Dr. R. Bachmann. Frau H. Asam gebührt unser Dank für wertvolle technische Mitarbeit.     

Zur Ultrastruktur des Organon vasculosum hypothalami der Smaragdeidechse (Lacerta viridis)

Zusammenfassung Das Organon vasculosum hypothalami von Lacerta viridis wurde licht- und elektronenmikroskopisch untersucht. Unter dem Ependym wurde ein Kerngebiet kleiner, bipolarer Nervenzellen gefunden, das stark vascularisiert ist. Zwischen den elektronenmikroskopisch nachweisbaren Strukturen und dem histochemisch ermittelten hohen Gehalt an Catecholaminen in diesen Zellen ließ sich keine Zuordnung finden. Die keulenförmigen Neuroplasmaausläufer ragen in den Ventrikel und bilden mit anderen Zellfortsätzen und Zilien ein dichtes Geflecht. Eine Sekretion biogener Amine über die Neuroplasmakolben in den Liquor cerebrospinalis wird vermutet. Eine zweite, oberflächlich gelegene Zellart und der benachbarte Nucleus ventromedialis tuberis entsenden ebenfalls Zellausläufer in den Ventrikel, für die Rezeptorfunktionen angenommen werden.

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Summary The organon vasculosum hypothalami of Lacerta viridis was investigated by means of light- and electron microscopy. Beneath the ependyma a strongly vascularized nucleus of small bipolar nerve cells was found. No relation could be found between the ultrastructure of the cells and their content of histochemically traceable catecholamines. The clublike processes of neuroplasm penetrate the ventricle and form a dense plexus with cilia and other cell processes. There is a possibility that biogenic amines are secreted through the nerve cell processes into the cerebrospinal fluid. A second type of cell, forming a superficial layer, and the adjacent nucleus ventromedialis tuberis also send processes into the ventricle. It is supposed that these processes have a receptor function.

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Die geschlechtliche Fortpflanzung vonAmphipleura rutilans und das verschiedene Verhalten der Erstlingszellen von Diatomeen in Gallertschläuchen

Zusammenfassung Amphipleura rutilans, eine marine und aus Salzgewässern des Binnenlandes bekannte, pennate Diatomee, die in Gallertschläuchen lebt, kommt auch im Neusiedler See (Österreich) vor. Sie ließ sich ausgehend vom winterliehcn Zustand durch Zusatz von Nährmedium zum Standortswasser und Zusatzbeleuchtung regelmäßig binnen weniger Tage zur geschlechtlichen Fortpflanzung anregen. Diese geht außerhalb der Schläuche unter Allogamie, der üblichen Kontaktpaarung der Mutterzellen und Bildung von zwei Gameten in jeder von ihnen vor sich. Nach der Umlagerung vereinigen sich die Gameten isogam, was relativ lange dauert und erstmalig im Leben in allen Schritten genau verfolgt werden konnte und zur Entstehung von zwei anfangs stumpf kegelförmigen, später schwach ellipsoidischen Zygoten führt, die in Richtung der Apikalachsen der Mutterzellen übereinanderliegen. Die Auxosporen wachsen etwas schräg aneinander vorbei, und sie und die Erstlingszellen befinden sich schließlich ungefähr in gleicher Höhe. Die Befreiung der Erstlingszellen aus dem geringelten, mit Ausnahme der Endabschnitte schwach verkieselten Perizonium geschieht unter Ausbildung kurzer oder langer Gallertschläuche.BeiCymbella lacustris erfolgt die Auxosporenbildung, wie schon bekannt, in der Regel innerhalb der Gallertschläuche. Im Unterschied zuAmphipleura produzieren die Erstlingszellen keine neuen Schläuche, sondern ordnen sich an beliebigen Stellen und oft weit entfernt vom Ort ihrer Entstehung in den alten Schläuchen zwischen den klein gebliebenen Zellen ein.Das Beispiel vonAmphipleura rutilans zeigt im Vergleich zur anisogamenA. pellucida erneut, daß die Geschlechtsvorgänge innerhalb einer Diatomeengattung stark variieren können.

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On the sexual reproduction inAmphipleura rutilans and the different behaviour of the primary ceils in diatoms with mucilage tubes

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Mit Unterstützung durch den Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung.     

Wachstum und Zellteilung beiUrospora

Zusammenfassung 1. Alle Zellen einesUrospora-Fadens sind teilungs- und streckungsfähig.2. Mit zunehmendem Alter der Pflanze verschiebt sich die Zone des stärksten Wachstums von der Spitze zur Basis.3. Längs eines Fadens bilden sich von Tag zu Tag wechselnde Teilungszonen aus.4. Im allgemeinen erreicht eine junge Zelle nach vier Tagen wieder die teilungsfähige Länge.5. Bei täglich 14stündiger Lichteinwirkung beginnen die Zellteilungen etwa eine Stunde vor dem Dunkelwerden und erstrecken sich — nicht gleichzeitig in allen Zellen — über fünf Stunden.6. Vor der Zellteilung ordnet sich ein Teil der Kerne in einer äquatorialen Gürtellinie an.7. Sämtliche Kerne einer Zelle teilen sich gleichzeitig. Ihre Anzahl wird durch die Zellteilung nicht verändert.8. Die Vermehrung der Kerne erfolgt durch freie, das heißt von der Zellteilung unabhängige Mitosen in Zellen, die noch nicht die teilungsfähige Länge erreicht haben.

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Growth and cell-division inUrospora

Cultures ofUrospora wormskioldii were used for studying growth and details of cell-division in this alga. In general, all cells of a filament are able to divide in a four-day-rhythm. During this period, the length of the filament nearly doubles. The zone of most active cell-division changes with the age of the plant, moving downward from the top to the base of the filament. The uppermost cells may become fertile while the basic ones continue to divide. Cell-division does not occur simultaneously in all cells of a filament. In a 14:10 hour rhythm of light and dark, divisions begin about one hour before the onset of the dark period and continue over the following five hours. In the growing cell, nuclei are distributed irregularly; before dividing, some of them arrange themselves in an equatorial line. All nuclei of a cell divide synchronously, the new wall differentiating from the uniting phragmoplasts of the neighbouring spindles. The number of nuclei does not vary because of cell-division; multiplication of nuclei in growing cells is brought about by mitosis without cell-division.

     

Über den physikalisch-chemischen Zustand des Wassers und der Elektrolyte in der lebenden Zelle

Zusammenfassung In der vorliegenden Übersichtsarbeit werden Versuchsergebnisse besprochen, die eine Aussage über den physikalisch-chemischen Zustand des Wassers und der Salze in der lebenden Zelle erlauben. Messungen der Dielektrizitätskonstante in Proteinlösungen, Zellen und Geweben führen zu dem Schluß, daß nur ein kleiner Teil des Zellwassers, 10 bis 20%, an Proteine gebunden ist und daß der größte Teil frei ist. Zum gleichen Ergebnis führen kalorische Messungen der Schmelzwärme und der partiellen spezifischen Wärme de Wassers. Auch die Analyse der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit im Zytoplasma verschiedener Zellen kann man mit der Annahme erklären, daß die intrazellulären Ionen im Zellwasser gelöst sind und sich unter dem Einfluß des elektrischen Feldes im Wasserraum des Zytoplasmas wie in einer Elektrolytlösung bewegen. Messungen des thermodynamischen Aktivitätskoeffizienten von KCl und NaCl in hochkonzentrierten Proteinlösungen und in löslichen Zytoplasmafraktionen zeigen unzweideutig, daß unter physiologischen Bedingungen die Aktivität von Salzen im Zytoplasma — abgesehen von spezifischen Ionenbindungen — durch die Anwesenheit von Protein nur sehr wenig reduziert wird. Diese geringe Reduktion wird erklärt.

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The physico-chemical state of water and electrolytes in the living cell

Summary This review paper deals with the physico-chemical state of the water and the salts in the living cell. Measurements of the dielectric constant of protein solutions, cells and tissue show that only a small amount of the cell water — 10 to 20% — is bound to protein molecules. The rest behaves like normal water. The same result has been obtained by calorimetric measurements of the heat of melting and of the partial specific heat in protein solutions and in cells. From the results of other experiments on the determination of the specific electrical conductivity of the cytoplasm in several cell types the conclusion may be drawn, that practically all of the intracellular ions are solved in the cell water and show an electrical mobility essentially not different from the value in an electrolyte solution. Furthermore, measurements of the activity coefficient of KCl and NaCl in protein solutions of high concentration and in soluble fractions of cytoplasm have been described. The experimental results show with little doubts that within the physiological range of the experimental conditions the activity coefficient of salts in the cytoplasma — aside from ion binding — is not altered seriously by the presence of large amounts of proteins, compared to a simple salt solution. An explanation of this strange result will be presented.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Boris Rajewsky zum 80. Geburtstag gewidmet.

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Vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Biophysik, Erlangen, Oktober 1972.     

Über die RSN-Synthese bei Saccharomyces-Zellen nach photodynamischer Behandlung und nach Röntgenbestrahlung

Zusammenfassung Die RNS-Synthese inSaccharomyces- Zellen wird bis zu 10 Std nach photodynamischer Behandlung mit Thiopyronin und vergleichsweise auch nach Röntgenbestrahlung untersucht. Während die RNS-Synthese selbst nach Einwirkung hoher Röntgendosen bis zu 2 Std nach Bestrahlung in allen Zellen nur geringfügig gehemmt ist, dann aber in nicht mehr teilungsfähigen Zellen stark inhibiert wird, erfolgt die Blockierung der RNS-Synthese nach photodynamischer Behandlung in nicht mehr teilungsfähigen Zellen sofort, während die überlebenden, teilungsfähigen Zellen offensichtlich in ihrem Stoffwechsel nicht beeinträchtigt sind. Die Ergebnisse werden als weitere Bestätigung der Tatsache gewertet, daß die photodynamische Wirkung in Hefezellen nicht wie nach Röntgenbestrahlung hauptsächlich durch eine DNS-Schädigung verursacht wird, sondern wahrscheinlich durch sofortige Inaktivierung plasmatischer Strukturen.

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Synthesis of RNA inSaccharomyces after photodynamic treatment or irradiation with X-rays

Summary RNA synthesis inSaccharomyces has been investigated up to 10 h after X-irradiation or photodynamic treatment with thiopyronine and visible light. Even with high doses of X-rays RNA synthesis is only very slightly inhibited in all cells up to about 2 h after irradiation. Then RNA synthesis decreases strongly in cells which cannot divide. On the contrary, after photodynamic treatment the inhibition of RNA synthesis in cells which lost their colony-forming ability begins immediately. In cells not inactivated in colony-forming ability, RNA synthesis shows nearly the same extent as control cells.These results give further supports that inactivation by photodynamic action in yeast cells is not caused by DNA damage — which is the case after irradiation with X-rays — but by inactivating plasmatic structures.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. mult. B. Rajewsky zum 80. Geburtstag gewidmet.

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Herrn Prof. Dr. W. Pohlit danken wir herzlich für intensive Diskussion der vorliegenden Ergebnisse.     

Änderungen von Kern und Polyphosphaten in Abhängigkeit von dem Energiegehalt des Cytoplasmas bei Acetabularia

Zusammenfassung Die vorliegenden Untersuchungen wurden ausgeführt, um den Einfluß des Cytoplasmas auf den Kern und Nucleolus näher zu analysieren. Als Maß der Kernreaktion wurde die Vergrößerung oder Verkleinerung des Kern- und Nucleolusvolumens gewählt, als Maß für den Zustand des Cytoplasmas das Vorhandensein bzw. Fehlen von energiereichen, Polyphosphate enthaltenden Grana und als Maß für die Leistung der ganzen Zelle das Wachstum.Der Einfluß der Photosynthese auf Kern und Polyphosphate wurde durch Applikation verschieden langer täglicher Belichtungszeiten untersucht (Tabelle 1, Abb. 1). Die Kern- und Nucleolusvergrößerung sowie die Entstehung der Polyphosphate und das Wachstum ist von der Länge der täglichen Belichtungszeiten abhängig. Auf der anderen Seite führt eine Verdunkelung der Zellen zu einer starken Reduktion der Polyphosphate sowie Kern- und Nucleolusgröße.Der Einfluß der Plastidenanzahl auf Kern und Polyphosphate wurde durch Belichtung kleiner und großer, verdunkelt gewesener Zellen untersucht (Tabelle 2, Abb. 2und 3). In den kleinen 4mm langen Zellen werden weniger Polyphosphate synthetisiert und auch die Kernvergrößerung ist wesentlich langsamer als in den großen 8 mm langen Zellen.Der Einfluß von energiereichen Substanzen des Cytoplasmas auf die Kernvergrößerung wurde durch Applikation verschiedener Gifte untersucht. 2,4-Dinitrophenol und Mono Jodessigsäure hemmen eine Synthese von Polyphosphaten, verhindern eine Volumenzunahme von Kern und Nucleolus und blockieren das Wachstum. Trypaflavin übt hingegen keinen wesentlichen Einfluß auf die Polyphosphatvermehrung und Kernvergrößerung aus (Tabelle 3, Abb. 4 und 5). Werden die Gifte großen Zellen mit ausgewachsenen Kernen appliziert, so erfolgt in 2,4-Dinitrophenol und Mono Jodessigsäure eine Reduktion von Kern- und Nucleolusvolumen sowie eine Verminderung der Polyphosphatgrana, während in Trypaflavin die Kerngröße kaum beeinflußt wird (Tabelle 5, Abb. 6).Aus diesen Befunden wurde geschlossen, daß das Cytoplasma einen steuernden Einfluß auf Reaktionen des Kernes und Nucleolus ausübt und daß dieser Einfluß durch die im Cytoplasma gebildeten energiereichen Phosphate (unter anderem Polyphosphate) bewirkt wird, wodurch auf die große Bedeutung des Cytoplasmas bei der Regulierung der Kernfunktion hingewiesen wird.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.