Die Biosynthese der Poly-β-hydroxybuttersäure durch Knallgasbakterien

Zusammenfassung Am Ende der exponentiellen Wachstumsphase oder in einem Mineralmedium ohne Stickstoffquelle bildet Hydrogenomonas H 16 aus einer Reihe von organischen Säuren Poly--hydroxybuttersäure.Nach dem Einbau von spezifisch ¹⁴C-markierten organischen Säuren wurde die ¹⁴C-Verteilung in der Poly--hydroxybuttersäure ermittelt.Die Ergebnisse zeigen, daß Essigsäure und Crotonsäure als Ganzes, Milchsäure unter Verlust von C₁ und Bernsteinsäure nach zwei Decarboxylierungsschritten in das Polymere eingebaut werden.Unter Knallgas erfolgt die Assimilation der organischen Substrate mit Hilfe der Energie aus der Knallgasreaktion.

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Summary Hydrogenomonas H 16 accumulates poly--hydroxybutyric acid at the end of the exponential growth phase or in a mineral nutrient solution without a nitrogen source and containing a number of organic acids.Following the incorporation of specific ¹⁴C-labelled organic acids, the ¹⁴C-distribution in poly--hydroxybutyric acid was determined.The results reveal, that acetic acid and crotonic acid are incorporated into the polymer as a whole, lactic acid however, with the loss of C₁ and succinic acid following two decarboxylation steps.In an atmosphere of hydrogen and oxygen the assimilation of organic substrates is carried out by means of the energy from the oxygen-hydrogen reaction.

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Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissen-schaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1963.     

Die Biosynthese der Poly-β-hydroxybuttersäure durch Knallgasbakterien

Zysammenfassung Bereits nach 8 sec ¹⁴CO₂-Fixierung ist die aus Hydrogenomonas H 16 isolierte Poly--hydroxybuttersäure (PHBS) gleichmäßig radioaktiv markiert.Es werden Beweise dafür erbracht, daß die PHBS aus Kohlendioxyd über 3-Phosphoglycerinsäure, Brenztraubensäure, Acetyl-CoA und Acetacetyl-CoA synthetisiert wird.Während der PHBS-Synthese geht so eines von drei fixierten CO₂-Molekülen durch oxydative Decarboxylierung der Brenztraubensäure wieder verloren. Damit steht im Einklang, daß die CO₂-Fixierungsleistung wachsender Zellen größer ist als die PHBS-speichernder.Nur ein Zehntel der Ribulose-1,5-diphosphat-Carboxylase, die für die gemessene autotrophe CO₂-Fixierungskapazität erforderlich wäre, konnte im Rohextrakt von Hydrogenomonas H 16 nachgewiesen werden. Das Enzym ließ sich 20 fach anreichern.

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Summary Poly--hydroxybutyric acid (PHBA) isolated from Hydrogenomonas H 16 following an 8 sec ¹⁴CO₂-incorporation is already uniformly labelled.It was shown, that the synthesis of PHBA from carbon dioxide takes place via 3-phosphoglyceric acid, pyruvic acid, acetyl-CoA and acetoacetyl-CoA.During the synthesis of PHBA, one of three CO₂-molecules previously fixed is lost in an oxydative decarboxylation of pyruvic acid. It is therefore evident that the CO₂-fixation of growing cells will be larger than that of cells storing PHBA.Only one tenth of the ribulose-1,5-diphosphate carboxylase, which would be necessary for the measured CO₂-fixation, could be determined in the crude extract of Hydrogenomonas H 16. The carboxylase was purified about 20-fold.

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Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1963.     

Untersuchungen an farblosen,Farbstoff und Antibiotica bildenden Streptomyceten

Zusammenfassung Es wurden 15 Stämme von Streptomyceten untersucht, die nach dem Fehlen oder Vorhandensein von Farbstoffen und Antibiotica gruppiert und auf Veränderungen in einigen Stoffwechselaktivitäten im Verlauf des Wachstums untersucht wurden.Farblose und nichtantibioticabildende Stämme zeichneten sich vor gefärbten und antibioticabildenden aus durch 1. höhere maximale Ertragswerte, 2. höhereQ _{O 2}-Werte (lO₂/1 mg Trockensubstanz/Stunde). Bei allen übrigen untersuchten Stoffwechselaktivitäten fehlten Korrelationen.Auf Glycerin und Glucose als C-Quellen stehen Maximalertrag und ökonomischer Koeffizient im Verhältnis der calorischen Werte der C-Quellen.Die Katalaseaktivität läuft der Reduktionsaktivität ein wenig voraus.Alle Stämme zeigten ein einheitliches Cytochromsystem. Cyanid hemmt die Atmung. Phenoloxydasen fanden sich nur vereinzelt.Von organischen Säuren herrschen (auf Glucose) Brenztraubensäure (bei allen Stämmen vorhanden) und Milchsäure (fehlt nur bei zwei Stämmen) vor. Bei neun Stämmen fand sich Adipinsäure.Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwiss. Fakultät der Universität Göttingen 1960.     

Untersuchungen zum Glyoxylsäurestoffwechsel vonBacillus fastidiosus Stamm 83

Zusammenfassung BeiBacillus fastidiosus, der Harnsäure und Allantoin über Glyoxylsäure abbaut, wurde der Glyoxylat-Stoffwechsel untersucht. Enzyme des Glycin-Serin-Weges, des Oxalat-Weges und des -Hydroxyaspartat-Weges waren in zellfreien Extrakten nicht nachweisbar. Das Enzym Glyoxylatcaboligase, welches die Synthese von Tartronsäuresemialdehyd (TSA) aus Glyoxylsäure katalysiert, war zwar in den Extrakten vorhanden,abereine nachfolgende Umsetzung von TSA über den Glycerat-Weg schien unwahrscheinlich, da keine Glyceratkinase nachgewiesen werden konnte. Allerdingswurde eine enzymatische Tautomerisierung von Enzymen, welche die Synthese von Pyruvat aus HP über Serin katalysieren,deutet darauf hin, daß die beobachtete enzymatische Umwandlung von TSA zu HP in diesem Organismus an der Synthese von C₃-Verbindungen aus Glyoxylat beteiligt ist.

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Glyoxylate metabolism was studied inBacillus fastidiosus, which is known to degrade uric acid and allantoin via glyoxylic acid. Enzymes of the glycine-serine pathway, of the oxalate pathway and of the -hydroxyaspartate pathway were not detected in cell-free extracts. Glycoxylate carboligase, which catalyzes the formation of tartronic semialdehyde (TSA) from glyoxylate was found to be present. A further utilization of TSA via the glycerate pathway appeared to be unlikely, since no glycerate kinase could be demonstrated. However, an enzymatic tautomerisation of TSA to hydroxypyruvate (HP) was observed in the extracts. Methods for the detection of this enzyme were described. The presence of enzymes, catalyzing the synthesis of pyruvate from HP via serine indicated that the observed enzymatic conversion of TSA to HP might participate in the formation of C₃-compounds from glyoxylate in this microorganism.

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Abkürzungen HP Hydroxypyruvat - TSA Tartronsäuresemialdehyd Ausug aus der Disseration von W. Braun: Untersuchungen zum Glyoxylsäurestoffwechsel und zur Substrataufnahme anBacillus fastidiosus DSM 83, Saarbrücken (1976)     

Abbau und Wiederverwertung von Poly-β-hydroxybuttersäure durch Hydrogenomonas H 16

Ohne ZusammenfassungAbkürzungen ADP Adenosindiphosphat - ATP Adenosintriphosphat - CCP Carbonylcyanid-m-chlorophenylhydrazon - 2,4-D 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure - -HBS -Hydroxybuttersäure - NAD Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid - NADH reduziertes NAD - Mbl Methylenblau - MJES Monojodessigsäure - PHBS Poly--hydroxybuttersäure, Phenole - DNP 2,4-Dinitrophenol - 2-A-4-NP 2-Amino-4-nitrophenol - 4-A-2-NP 4-Amino-2-nitrophenol - 2,4-DAP 2,4-Diaminophenol Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1966.     

Die Biosynthese der Poly-β-hydroxybuttersäure durch Knallgasbakterien

Zusammenfassung Ein Verfahren zur Ermittlung der ¹⁴C-Verteilung in Poly--hydroxybuttersäure wird angegeben. Man überführt Poly--hydroxybuttersäure in Crotonsäure und oxydiert diese mit Kaliumpermanganat zu Essigsäure und CO₂. Die Carboxylgruppen der Crotonsäure und der Essigsäure werden durch Schmidt-Reaktion erfaßt.

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Summary An experimental method for the determination of the ¹⁴C-distribution in poly--hydroxybutyric acid is described. Poly--hydroxybutyric acid is converted to crotonic acid and further oxidized with KMnO₄ to acetic acid and CO₂. The activity in the carboxyl-groups of crotonic acid and acetic acid was measured following Schmidt-degradation.

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Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissen-schaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1963.     

Biochemical composition of maize (Zea mays L.) pollen

Summary Proline was the most abundant amino acid with a mean value of 186.28 moles/mg dry pollen. The other amino acids tested were below 33 moles/mg dry pollen. The mutant wx significantly increased aspartic acid, valine, histidine and an unknown but significantly decreased aminobutyric acid. The mutant sh ₂ significantly increased glutamic acid, proline, lysine, histidine and an unknown but significantly decreased aspartic acid and aminobutyric acid. The effect of su ₁ was altered by the genetic background involved. In one genetic background, su ₁ did not significantly increase any amino acid but significantly decreased alanine and aminobutyric acid. However, in a distinctly different background, su ₁ significantly increased aminobutyric acid but significantly decreased aspartic acid and glutamic acid. Apparently the genetic background is capable of producing major shifts in the amino acid pattern in addition to the action of these mutants.The fatty acids, palmitic and linolenic were the most common with percentages of 54.1 and 34.4 respectively. The mutants tested did not affect the fatty acid distribution.

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Zusammenfassung Prolin war die am reichlichsten vorkommende Aminosäure mit einem mittleren Gehalt von 186,28 Mikromol per mg trockenen Pollen. Die anderen Aminosäuren erreichten weniger als 33 Mikrogramm per mg trockenen Pollen.Die Mutante wx zeigte einen signifikant erhöhten Gehalt an Asparaginsäure, Valin, Histidin, sowie einer nicht identifizierten Komponente, während der Gehalt an -Aminobuttersäure signifikant erniedrigt war. Die Mutante sh ₂ ist gekennzeichnet durch einen signifikant erhöhten Gehalt an Glutaminsäure, Prolin, Lysin, Histidin, sowie einer unbekannten Fraktion; der Gehalt an Asparaginsäure und -Aminobuttersäure war dagegen signifikant erniedrigt. Die Wirkung des mutierten Gens su ₁ wurde durch das übrige Genom, in dem es sich befand, geändert. In dem einen genetischen Milieu verursachte su ₁ keine signifikante Erhöhung des Gehaltes irgend einer Aminosäure, während der Gehalt an Alanin und -Aminobuttersäure signifikant erniedrigt war. In einem anderen genetischen Milieu jedoch zeigte su ₁ eine signifikante Erhöhung der -Aminobuttersäure; Asparaginsäure und Glutaminsäure waren signifikant erniedrigt.Offensichtlich ist das übrige Genom zusätzlich zu der Wirkung der genannten Mutanten in der Lage, wesentliche Verschiebungen im Verteilungsmuster der Aminosäuren zu verursachen.Von den Fettsäuren wurden am häufigsten Palmitin- und Linolen-Säure mit einem Gehalt von 54,1 bzw. 34,4% gefunden. Die untersuchten Endosperm-Mutanten zeigten keinen Einfluß auf die Fettsäureverteilung im Pollen.

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Journal Series Paper No. 3468, Florida Agricultural Experiment Station.     

CO2-Fixierung durch Knallgasbakterien

Zusammenfassung Die Gewinnung, Aufbereitung und papierchromatographische Analyse ¹⁴C-markierter Extrakte aus PHBS-speichernden Zellen von Hydrogenomonas H 16 wird beschrieben und diskutiert. Einige chromatographische Trennsysteme wurden verglichen, insbesondere mit dem von Metzner (1960) vorgeschlagenen System. R_f-Werte wichtiger Intermediärverbindungen und Positionskonstanten von Phosphatestern wurden ermittelt.Für die papierchromatographische Trennung von Zuckern, Aminosäuren und Hydroxamsäuren sowie für organische Säuren und Phosphatester wurden zweckmäßige Systeme angegeben, Sprühmittel verglichen und Farbreaktionen beschrieben.Chromatogramme von Extrakten aus Hydrogenomonas H 16 und Chlorella pyrenoidosa, die ¹⁴CO₂ im Kurzzeitversuch unter vergleichbaren Bedingungen eingebaut hatten, zeigten voneinander verschiedene Markierungsmuster. Unter den Phosphatestern sind bei Hydrogenomonas (nur 63% des fixierten ¹⁴C) vorwiegend Hexosemonophosphate, Sedoheptulose-7-phosphat, Phosphoglycerinsäure und AMP markiert, bei Chlorella (95% des fixierten ¹⁴C) hauptsächlich Phosphoglycerinsäure, Triosephosphat und Phosphoenolbrenztraubensäure. Bei Hydrogenomonas waren einige organische Säuren und Aminosäuren (Äpfelsäure, Citronensäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Glutaminsäure, Alanin u.a.) relativ stark markiert, die bei Chlorella kaum oder nicht radioaktiv waren.

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CO₂-fixation by Knallgas bacteriaII. Chromatographical identification of early labeled fixation products

Summary The production, preparation, and analysis by paperchromatography of ¹⁴C-labeled extracts from cells of Hydrogenomonas H 16 storing poly--hydroxybutyric acid (PHBS) is described and discussed. Some chromatographical solvent systems were compared, especially with one proposed by Metzner (1960). R_f-values of important intermediates and phosphate ester position constants were determined.Separation by paperchromatography of sugars, amino acids, and hydroxamic acids was tested in various systems. Sprays for these compounds, as well as for organic acids and phosphate esters, were compared and their colour reactions described.Chromatograms of extracts from Hydrogenomonas H 16 and Chlorella pyrenoidosa after incorporation of ¹⁴CO₂ in short time experiments under comparable conditions showed labelling patterns different from each other. In the case of Hydrogenomonas, 63% of the activity fixed was found in the phosphate esters, mainly in hexose monophosphates (incl. sedoheptulose-7-phosphate), phosphoglyceric acid, and AMP. The phosphate esters of Chlorella contained 95% of the activity fixed, the bulk of which appeared in phosphoglyceric acid, triose phosphate and phosphoenolpyruvic acid. Much less was found in the hexose monophosphates.Some organic and amino acids such as malic, citric, succinic, fumaric glutamic acid and alanine of the Hydrogenomonas extracts were rather heavily labelled, while this was not the case with Chlorella.

     

Über die Zusammensetzung von Involutionsformen der Mikroorganismen

Zusammenfassung Involutionsformen von Bakterien (Bact. prodigiosum durch CaCl₂, Bact. xylinum durch höhere Temperatur, Azotobacter chroococcum durch MgCO₃) zeigten im Vergleich zu Normalzellen aus Nährlösung ohne Zusatz geringeren Gehalt an Gesamt-Nucleinsäuren, aber erhöhten an Desoxy-ribonucleinsäure. Pilze (Aspergillus niger und oryzae durch freie Salpetersäure) hatten auch geringeren absoluten Gehalt an Desoxyribonucleinsäure, der aber bei den Involutionsformen relativ höher war, so daß kein grundsätzlicher Unterschied zwischen Bakterien- und Pilz-Involutionsformen besteht.Im Hydrolysat der Zellen fand sich bei den Involutionsformen im Vergleich zu den Normalzellen ein stärkeres Hervortreten der cyclischen Aminosäuren und eine Zunahme weiterer, insbesondere der Glutaminsäure (auf etwa das 5fache bei Azotobacter). Zwischen beiden Zellformen war bei Bact. prodigiosum jedoch quantitativ und qualitativ kein Unterschied in den freien Aminosäuren nachzuweisen.Die Involutionsformen stellen offenbar ein jugendliches Stadium (unkontrolliertes Wachstum) dar.     

Die Verwertung phenolischer Verbindungen durch Weißfäulepilze

Zusammenfassung Phenolcarbonsäuren, weniger Phenolaldehyde, wie sie als Spaltstücke des Lignins auftreten können, werden durch Weißfäulepilze entweder zusammen mit Glucose oder als alleinige Kohlenstoff-und Energiequelle verwertet. Eine zentrale Stellung beim Metabolismus dieser Verbindungen nimmt die Protocatechusäure ein, da die verschiedenen Verbindungen wahrscheinlich in diese überführt werden. Bei der Einwirkung von Polystictus versicolor auf Protocatechusäure entsteht als intermediäres Abbauprodukt. -Ketoadipinsäure. Es lassen sich aus den bebrüteten Lösungen dieses Pilzes Enzymsysteme isolieren, die nicht mit der Laccase identisch sind und die Spaltung von Protocatechusäure unter Aufnahme von Sauerstoff und Bildung von -Ketoadipinsäure katalysieren. Der Weg der Spaltung ist ähnlich den bisher für andere Mikroorganismen formulierten Abbauschritten der Protocatechusäure.     

Die Aminosäuresequenz des Threonin und Serin enthaltenden Mureins von Bifidobacterium longum Reuter

Zusammenfassung Von 18 Stämmen von Bifidobacterium longum Reuter und einem Stamm von B. lactentis Reuter wurden die Zellwände in üblicher Weise hergestellt. Sie enthielten Mur, GlcNH₂, d-Glu, Ala, l-Orn (l-Lys), Thr, Ser in einem Molverhältnis von rund 1:1:1:4:1:1:1. Die Molverhältnisse änderten sich nicht, wenn die Zellwände mit Trichloressigsäure oder heißem Formamid extrahiert wurden. In einigen Stämmen trat mehr als 1 Mol Glutaminsäure pro Mol Diaminosäure auf. Die zusätzliche Glutaminsäure hatte die l-Konfiguration. Sie war kein Bestandteil des Mureins, sondern einer lysozymunempfindlichen, unbekannten Zellwandkomponente, vermutlich einer Polyglutaminsäure. l-Ornithin war in den meisten Stämmen die dominierende Diaminosäure, während l-Lysin nur mit einem Anteil von 10–20% vertreten war. In 2 Stämmen war l-Lysin dominierend (90%). Die Aminosäuresequenz wurde durch die Analyse der Oligopeptide aus Partialhydrolysaten bestimmt. Die an Mureinsäure gebundenen Peptiduntereinheiten hatten die auch von anderen Mureinen bekannte Sequenz: l-Ala-d-Glu-l-Orn (oder l-Lys)-d-Ala. Glutaminsäure ist wahrscheinlich amidiert, wie aus dem Auftreten von rund 1 Mol NH₃ im Hydrolysat der Zellwände zu schließen ist. Die Interpeptidbrücke besteht aus dem Peptid l-Ala-Thr-l-Ala-l-Ser. Sie ist mit dem C-terminalen Serin an die -Aminogruppe der Diaminosäure der Peptiduntereinheit gebunden. Die Quervernetzung erfolgt zwischen dem N-terminalen Alanin der Interpeptidbrücke zum C-terminalen d-Alanin einer Peptiduntereinheit. Da 4% des gesamten Alanins und 3% der -Aminogruppe des Ornithins dinitrophenylierbar sind, ist anzunehmen, daß die Quervernetzung nur zu etwa 80% verwirklicht ist.

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The amino acid sequence of the threonine and serine containing murein of Bifidobacterium longum reuter

Summary Cell walls of 18 strains of Bifidobacterium longum Reuter and one strain of B. lactentis Reuter were prepared in the usual way. They contained Mur, GlcNH₂, d-Glu, Ala, l-Orn (l-Lys), Thr, Ser in a molar ratio of about 1:1:1:4:1:1:1. The ratio was not changed when the cell walls were extracted by trichloroacetic acid or hot formamide. In some strains more than 1 mole glutamic acid per mole of diamino acid was present. The additional glutamic acid was of the l-rather than the d-form. It was not a constituent of the murein, but of an unknown lysozyme insensitive cell wall component, probably a polyglutamic acid. l-Ornithine was the dominating diamino acid in most strains but l-lysine was also present in a portion of 10 to 20%. In 2 strains l-lysine was dominating (90%).The amino acid sequence was determined by analysing the oligopeptides arising during partial acid hydrolysis. It was shown that the peptide subunits attached to the muramic acid are the same as those of other mureins: l-Ala-d-Glu-l-Orn (or l-Lys)-d-Ala. glutamic acid is probably amidated, since about 1 mole of NH₃ is released by acid hydrolysis of the cell walls. The interpeptide bridge consists of the peptide l-Ala-Thr-l-Ala-l-Ser which is bound by its C-terminal serine to the -amino group of the diamino acid of one peptide subunit and by its N-terminal l-alanine to the C-terminal d-alanine of another peptide subunit. About 4% of the total alanine and 3% of the -amino groups of ornithine of the cell wall can be dinitrophenylated. This indicates that about 20% of the peptide subunits are not crosslinked.

     

Interdependence of inoculum size and trace element supply in growth of Aspergillus oryzae

Summary Further to earlier reports indicating that the effects of inoculum size on growth of Aspergillus oryzae in synthetic media are abolished by certain trace element compositions, it has now been shown that those effects can be made more pronounced, but can also be reversed, by varying the balance of available trace elements.Addition of Ca to substrate A ₁ increases the usual effects of inoculum size whereas Cu abolishes them with a tendency for reversal.Supplementation of substrate A ₁ with suitable amounts of ethylenediaminetetraacetic acid results in a stronger inhibition of small-inoculum cultures than large ones, thus increasing the usual effects of inoculum size. These effects are reversed if the sugar of substrate A ₁ is purified by Al(OH)₃ co-precipitation method, but only if the treatment is carried out at neutral or alkaline reaction. This reversal of the phenomena is due to an almost complete absence of Zn after purification and presence of Fe in substrate A ₁.The Al(OH)₃ treatment of the sugar results in substrates so poor in Zn that addition of as little as 5 g ZnSO₄ · 7 H₂O/l has an effect. This influence, however, results in an inhibition of the growth rate, and higher concentrations of Zn are required in order to obtain stimulation with both large and small-inoculum cultures.The above-mentioned reversal of the phenomena was abolished in a substrate with slightly caramelized glucose.

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Zusammenfassung Diese Arbeit ist eine Erweiterung vorhergehender Berichte über den Einfluß der Größe der Impfmenge auf das Wachstum von Aspergillus oryzae, wo u. a. festgestellt wurde, daß die beobachteten Effekte durch bestimmte Spurenelement-Zusammensetzungen aufgehoben werden.Es wurde nun festgestellt, daß Zugabe von Ca zu Substrat A ₁ die gewohnten Effekte erhöht, während Cu diese verringert mit einer Tendenz zur Umkehrung.Werden geeignete Mengen Äthylendiamintetraessigsäure zu Substrat A ₁ zugegeben, so werden Kulturen, die aus kleiner Impfmenge erwachsen sind, stärker in ihrer Wachstumsgeschwindigkeit und maximaler Ausbeute an Mycel gehemmt als Kulturen von großer Impfdichte, was einer Verstärkung der gewohnten Effekte gleich kommt. Diese Effekte werden umgekehrt, wenn die Glucose des Substrates A ₁ durch Al(OH)₃-Fällung gereinigt wird, jedoch nur wenn diese Behandlung bei neutraler oder alkalischer Reaktion erfolgt. Diese Umkehrung ist auf nahezu vollständige Entfernung von Zn und gleichzeitige Anwesenheit von Fe in Substrat A ₁ zurückzuführen.Schon Zugabe sehr kleiner Mengen Zn (5 g ZnSO₄ · 7 H₂O/l) zum gereinigten Substrat übt eine Wirkung aus, welche aber in einer Hemmung der Wachstumsgeschwindigkeit besteht. Höhere Zn-Konzentrationen sind nötig, um das Wachstum der Kulturen von großen und kleinen Impfmengen zu fördern.Die vorerwähnte Umkehrung der Phänomene wurde aufgehoben, wenn ein Substrat mit leichter Caramelisierung der Glucose angewendet wurde.

     

Über Pterine bei Algen

Zusammenfassung In elf verschiedenen Gattungen aus sechs Klassen der Algen wurde neben den Streptococcus faecalis-aktiven Verbindungen der Folsäure-Gruppe im Wachstumstest mit Crithidia fasciculata unkonjugiertes Pterin nachgewiesen. Dieses besitzt — als Voraussetzung für seine Wirksamkeit gegenüber Crithidia — an Stelle der p-Aminobenzoylglutaminsäure eine Polyhydroxyseitenkette mit mindestens 2 OH-Gruppen in cis-Stellung. An teilweise gereinigten Extrakten sowie an einem weitgehend gereinigten Präparat aus Spirogyra wurde seine Abgrenzung gegenüber den Folsäure-Verbindungen gesichert.Herrn Professor Dr. E. G. Pringsheim zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Über die Fraktionierung des Protoplasmas vonPhaseolus-Arten undPhaseolus-Artbastarden

Zusammenfassung Es werden Beispiele für die Fraktionierung des Protoplasmas der Blätter vonPhaseolus vulgaris, Phaseolus coccineus undPhaseolus vulgaris ()×Phaseolus coccineus () mitgeteilt. Die Zahlen lassebn keine sicheren Unterschiede zwischen den entsprechenden partiklären und Grundplasmafraktionen der Elternarten und Bastarde erkennen, doch zeigen sich Differenzen, wenn die Partikel- und Grundplasmafraktionen jeweils zusammengefaßt und die Quotienten Partikel-Nucleinsäure/Grundplasma-Nucleinsäure (NS_P/NS_G) und Partikel-Eiweiß/Grundplasma-Eiweiß (E_P/E_G) gebildet werden. Diese Quotienten liegen beiPhaseolus vulgaris niedriger als beiPhaseolus coccineus, und bei den nichtgestörten Bastarden stimmt der Quotient E_P/E_G praktisch mit dem vonPhaseolus coccineus überein, wähert ist. Die gestörten Bastarde ähneln im Nucleinsäuregehalt den Elternarten und den normalen Bastarden, doch ist in allen Fraktionen, besonders stark in den Chloroplasten, der Eiweißanteil bezogen auf Frischsubstanz und Nucleinsäure vermindert.—Nucleinsäure und Eiweiß nehmen mit der Entwicklung der Blätter ab, dabei wird das Verhältnis Eiweiß/Nucleinsäure, eine Fraktion ausgenommen, stark zugungsten des Eiweißes verschoben, ferner findet eine Verschiebung der Quotienten NS_P/NS_G und E_P/E_G zugunsten der partikeln statt. Eine Abhängigkeit der Quotienten vom Gesamteiweiß oder der Gesamtnucleinsäure, die beide in den einzelnen Versuchen stark variieren, ist nicht festzustellen. Die Befunde zeigen, daß die in den Bastarden enthaltenen Kerngene vonPhaseolus coccineus das Verhältnis der Plasmakomponenten der Mutter, das bei völliger Unabhängigkeit und Selbständigkeit mit dem vonPhaseolus vulgaris übereinstimmen müßte, wesentlich beeinflussen. Sie werden unter dem Gesichtspunkt der Konkurrenzbeziehungen zwischen den Plasmakomponenten, deren Zusammenspiel den Stoffwechsel der Zellen ergibt, diskutiert.     

Über die Fruchtkörperbildung von Coprinus lagopus bei verschiedenen Stickstoffquellen

Zusammenfassung An 3 Stämmen von Coprinus lagopus wurde die Fruchtkörperbildung in Abhängigkeit von der Stickstoffquelle untersucht. Bei Zusatz von KNO₃, Glykokoll, Alanin, Asparagin, Asparaginsäure, Valin und Glutaminsäure wurde Fruchtkörperbildung beobachtet; am günstigsten wirkten Asparagin und Glutaminsäure. Auf Phenylalanin, -Alanin, Cystein, Serin, Threonin, Methionin, -Aminobuttersäure, Leucin, Isoleucin, Arginin und Harnstoff traten hingegen keine Fruchtkörper auf.     

Über die Abhängigkeit des synthetischen Wirkungsgrades in vitro kultivierter Embryonen von verschiedenen Aussenfaktoren

Zusammenfassung Fraxinusembryonen wurden steril in Mineralsalze und Glucose enthaltender Nährlösung kultiviert und Trockengewichtszunahme, Stickstoffeinbau, Glucoseverbrauch und Atmungsintensität bestimmt.Mit zunehmender Kulturdauer sinkt der synthetische Wirkungsgrad von 2,2 auf 1,48 ab. Ebenso sinkt die Atmungsintensität nach Erreichung eines Maximums am 7. Tage wieder ab. Das Verhältnis Stickstoffeinbau zu Trockengewichtszunahme verschiebt sich im Laufe der kulturperiode zugunsten der letzteren.Embryonen aus unreifen Samen ergaben einen erheblich höheren synthetischen Wirkungsgrad als solche aus reifen Samen. Nach der Reife zeigte sich praktisch keine Abhängigkeit des synthetischen Wirkungsgrades vom Alter der Samen.Obwohl die Trockengewichtszunahme bei 17°C hinter der bei 27°C zurückbleibt, ergibt sich bei der niederen Temperatur ein verbesserter synthetischer Wirkungsgrad. Mit weiterer Temperaturerhöhung auf 38°C ist eine weitere Verschlechterung des synthetischen Wirkungsgrades verbunden. Der Quotient N/T verschiebt sich mit fallender Temperatur zugunsten der Trockengewichtszunahme.Ca-, Mg- und K-Mangel bewirken übereinstimmend, wenn auch in verschiedenem Maße, eine Verminderung von Trockengewicht- und Stickstoffzunahme, eine Senkung des synthetischen Wirkungsgrades und eine Steigerung der Atmungsintensität. Der Quotient N/T wird zugunsten des Stickstoffeinbaues verschoben.Von den untersuchten Wuchsstoffen erhöhen ß-Indolylessigsäure und Trijodbenzoesäure den synthetischen Wirkungsgrad, -Parachlorphenoxyisobuttersäure läßt ihn unbeeinflußt.Mit 8 Textabbildungen.     

Untersuchungen über den Einfluß der Adaptationstemperatur auf die Resistenz und Aktivität der Transaminasen von Hefezellen

Zusammenfassung Die Hitzeresistenz und Aktivität von Transaminasen aus Candida pseudotropicalis wurde nach Adaptation der Kulturen an 20 und 40°C untersucht. Mit Anpassung an die höhere Temperatur nahm die Hitzeresistenz der Asparaginsäure--Ketoglutarsäure-Transaminase (AKT) zu. Die Substrate der AKT, Asparaginsäure, Pyridoxalphosphat und besonders -Ketoglutarsäure, verliehen dem Enzym aus beiden Adaptationstemperaturen eine höhere Hitzeresistenz. Durch weitere Aminosäuren wurde dagegen keine nennenswerte Resistenzsteigerung hervorgerufen. Der Hitzedenaturierung ging eine Aktivierung voraus, die bei Anwesenheit der stabilisierenden Substrate besonders ausgeprägt war/Die Aktivität der AKT war bei der an 40°C adaptierten Hefe erheblich höher als bei der 20^o-Hefe, dagegen konnte eine Leucin-Oxalessigsäure-Transaminase nur bei der tieferen, Adaptationstemperatur beobachtet werden. Zugabe von Pyridoxalphosphat steigerte die AKT-Aktivität in zellfreien Extrakten, und zwar am stärksten bei der weniger aktiven 20^o-Hefe. Die durch die unterschiedlichen Adaptationstemperaturen bedingten Leistungsunterschiede konnten durch das Coenzym teilweise ausgeglichen werden.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir, für die Gewährung einer Sachbeihilfe.     

Untersuchungen über Beziehungen zwischen Ascorbinsäure und Photosynthese

Zusammenfassung An der einzelligen GrünalgeChlorella pyrenoidosa und an Systemen mit isolierten Spinat-Chloroplasten wurde das Problem einer möglichen Beziehung zwischen Ascorbinsäure und Photosynthese (unter Ausschluß der Photophosphorylierung) bearbeitet.Eine Erhöhung des intracellulären Ascorbinsäure-Spiegels derChlorella pyrenoidosa konnte bei Dauerlichtkulturen erst bei einer Ascorbinsäure-Konzentration des Außenmediums von5·10^–2 Mol/l nachgewiesen werden. An Synchronkulturen ergab sich eine Phase im Entwicklungscyclus der Algen (18. Std), in der bereits bei einer Ascorbinsäure-Konzentration des Außenmediums von 1·10^–3 Mol/l eine signifikante Aufnahme erzielt werden konnte.In Versuchen anChorella-Zellen mit künstlich erhöhtem intracellulären Ascorbinsäure-Spiegel wurde weder bei Gaswechsel-Messungen noch bei der¹⁴CO₂-Fixierung eine Wirkung der Ascorbinsäure auf die Photosynthese festgestellt. Untersuchungen an Synchronkulturen ergaben keine Korrelation zwischen Ascorbinsäure-Gehalt und Photosynthese-Leistung im Verlauf der Zellentwicklung.Der Ascorbinsäure-Gehalt von Spinat-Chloroplasten nach Isolierung in nicht-wäßrigem Medium wurde bestimmt.Versuche an Systemen mit isolierten Chloroplasten ergaben keine Abhängigkeit der Hill-Reaktion mit NADP⁺ als Elektronenacceptor von der Ascorbinsäure. Ein positiver Effekt der Ascorbinsäure zeigte sich nur bei gealterten Chloroplasten-Bruchstücken sowie bei deren Gewinnung bei p_H 8,0. Er wurde im Sinne einer Stabilisator Wirkung der Ascorbinsäure gedeutet.Die Untersuchungen dieser Arbeit und die anderer Autoren zu einer möglichen Beziehung zwischen Ascorbinsäure und Photosynthese wurden hinsichtlich der Versuchsproblematik und der Ergebnisse diskutiert.Aus den Versuchsergebnissen an Synchronkulturen vonChlorella pyrenoidosa wurde auf eine mögliche Funktion der Ascorbinsäure für die Vorbereitung oder Auslösung der Teilung hingewiesen.Mit 9 TextabbildungenDissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Tübingen 1963.     

Über die Verwertung von Huminsäuren als Nährstoffquelle durch Mikroorganismen

Zusammenfassung Bei Prüfung von 3 verschiedenen Huminsäuren (Braunhuminsäure, Grauhuminsäure, synthetische Huminsäure) auf ihre Verwertbarkeit durch 18 Organismenstämme (vorwiegend Proactinomyceten, ferner Hefen, Corynebacterium-und Micrococcus-Arten) wurde der Stickstoff von allen Stämmen (auch Hefen) zu 2–10% verwertet, der Kohlenstoff nur von 2 Nocardia-Arten zu etwa 2%.Diese Versuche wurden durch Atmungsmessungen mit der Warburg-apparatur durchgeführt und ergänzt durch Versuche im Erlenmeyerkolben mit Bestimmung der N-Abnahme der Huminstoffe und im Falle der Hefen Zählung des Mikroorganismezuwachses; ferner durch Abnahme der Farbstoffintensität bei Messung mit dem Beckmann-Spektralphotometer.Mischkulturen wiesen gegenüber den Reinkulturen bessere Ergebnisse auf.Bei Zugabe von alkalischem Humat zur neutralen Nährlösung erfolgte eine erhebliche Bildung von Gas, das überwiegend aus CO₂ und etwas O₂ bestand. Die Braunhuminsäure zeigte keine Gasbildung.Die selbstextrahierte Grauhuminsäure wies mit der synthetischen Huminsäure große Übereinstimmungen auf, sowohl in den Analysenwerten als auch in den Versuchsergebnissen. Die synthetische Huminsäure enthielt heterocyclischen Stickstoff. Eine Braunhuminsäure aus Kasseler-Braun war nur sehr schlecht zu verwerten. Die synthetische Huminsäure erbrachte die besten Ergebnisse.Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen, November 1957.     

Die Bedeutung der “feedback”-Hemmung der Threonin-Desaminase für die Synthese von Valin und Leucin

Zusammenfassung In Arthrobacter Stamm 23 führte die durch Mutation verursachte allosterische Unempfindlichkeit der Threonin-Desaminase zur dereprimierten Bildung der Enzyme im Isoleucin-Valin-Leucin-Biosyntheseweg. Derepression erfolgte auch, wenn Wildtypzellen in Gegenwart von -Ketobuttersäure inkubiert wurden. In beiden Fällen wurde Isoleucin überproduziert und ins Kulturmedium ausgeschieden. Wie aus Wachstumsexperimenten hervorging, verursachte der Überschuß an -Ketobuttersäure im Medium primär einen Valin- und Leucin-Mangel, der zu einer vorübergehenden Wachstumshemmung führte. Durch die dereprimierte Bildung der Enzyme im Isoleucin-Valin-Biosyntheseweg konnte die Wachstumshemmung überwunden werden.Der vorübergehende Hemmeffekt der -Ketobuttersäure ließ sich auf eine Konkurrenz der Substrate am ersten gemeinsamen Enzym im Isoleucin-Valin-Biosyntheseweg, der Acetohydroxysäure-Synthase, zurückführen. Wegen des niedrigen K _m-Wertes für -Ketobuttersäure wird dieses Substrat vom Enzym bevorzugt umgesetzt. Durch gaschromatographische Bestimmungen der Acetoin- und Acetyläthylcarbinol-Bildung in Enzymtests mit variierten Substrat-Konzentrationen konnte nachgewiesen werden, daß relativ geringe Konzentrationen an -Ketobuttersäure genügen, um die -Acetolacetat-Bildung vollständig zu unterdrücken. Diese Ergebnisse erklären die durch -Ketobuttersäure verursachte vorübergehende Wachstumshemmung bei Bakterien.

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The effect of the feedback inhibition of threonine deaminase on valine-leucine biosynthesis

In Arthrobacter strain 23 the allosteric insensitivity of threonin deaminase caused by mutation resulted in derepressed formation of the enzymes of the isoleucine-valine-leucine pathway. Derepression was also observed, when wild type cells were incubated in the presence of -oxobutyrate. In both cases isoleucine was overproduced and excreted. As growth experiments indicated the excess of -oxobutyrate in the medium caused endogenous valine and leucine deficiency and a transient inhibition of growth. Derepressed formation of the isoleucinevaline biosynthetic enzymes resulted in relief of growth inhibition.The transient inhibitory effect of -oxobutyrate has been traced back to substrate competition at the first enzyme common to the isoleucine and valine pathway, acetohydroxy acid synthase. Due to the low K _m of the enzyme for -oxobutyrate this substrate is preferentially converted. As proven by gaschromatographical measurements of acetoin and acetylethyl carbinol produced in enzyme (acetohydroxy acid synthase) assays with varied substrate concentrations, relatively low concentrations of -oxobutyrate are able to suppress the formation of -acetolactate completely. These results explain the transient inhibitory effect of -oxobutyrate on the growth of bacteria.

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Abkürzungen -KBS -Ketobuttersäure - FAD Flavin-adenin-dinucleotid - AHS Acetohydroxysäure - IPM Isopropylmalat - TPP Thiaminpyrophosphat