Kohlendioxid- und Sauerstoff-Gaswechsel belichteter Blätter und die CO2/O2-Quotienten bei normalen und niedrigen O2-Partialdrucken

Summary The O₂- and CO₂-exchange of detached, illuminated leaves from 18 species of plants grown in the Botanical Garden at the University of Frankfurt was measured at 22° C in an open gas stream (400 ppm CO₂ supplied to the assimilation chamber) at both 2% O₂ and 21% O₂.At a low partial pressure of oxygen (2%) the ratios of CO₂ uptake to O₂ evolution were in all cases near unity, with a mean of 0.93±0.01. In normal atmosphere (21% O₂) the CO₂/O₂ ratios were higher than those in 2% O₂ and averaged 1.26±0.01.The results are interpreted as showing that oxygen is involved in the regulation of metabolism and may cause a shift in the direction of carbon flow in photosynthesizing tissue.     

Darstellung selektiv blockierter 2-azido-2-desoxy-D-gluco- und -D-galactopyranosylhalogenide: reaktivität und 13C-NMR-spektren

The synthesis of several 2-azido-2-deoxy-D-gluco- and -D-galactopyranosyl halides is described. With tetraethylammonium chloride, α-pyranosyl bromides react to give β-pyranosyl chlorides. This provides a facile method for obtaining selectively blocked halides for the synthesis of α-linked, amino sugar of oligosaccharides. The inversion reaction at the anomeric centre is shown to be of second order, corresponding to an SN2 mechanism. The rates of the inversion reactions were correlated to the ¹³C-n.m.r. data of C-1 of α-bromides. Within the gluco series, the ¹³C-n.m.r. shift of C-1 proves to be proportional to the natural logarithm of the rate constant. An analogous correlation in the galacto series could not be observed.     

Der Einfluß von CO2-Partialdruck und Glucose-Konzentration auf Wachstum und Stickstoffbindung von Azotobacter chroococcum Beij

Ohne ZusammenfassungAuszug aus der Dissertation Der Einfluß des CO₂-Partialdruckes auf Wachstum und Stickstoffbindung von Azotobacter chroococcum der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1961.     

Über den Einfluß niedriger und hoher O2-Partialdrucke auf den Sauerstoff- und Kohlendioxidumsatz von Amaranthus und Phaseolus während der Lichtphase

Summary Carbon dioxide and oxygen gas exchange of illuminated Amaranthus and Phaseolus leaves was measured from 0–600 ppm of CO₂ in an open system.At low oxygen concentration (2% O₂) the ratio of CO₂ uptake to O₂ evolution came close to 1.At high oxygen partial pressure (42% O₂) the O₂ compensation point of an Amaranthus leaf was increased and oxygen evolution was depressed. Accordingly the CO₂/O₂ quotients were variable; the lowest value of 1,9 differed significantly from 1,0.The oxygen and carbon dioxide compensation points of a Phaseolus leaf were increased at high oxygen concentration (42% O₂) and oxygen evolution as well as carbon dioxide uptake were reduced. Therefore the ratios CO₂ over O₂ varied and differed greatly from 1,0.It was concluded that the nature of photosynthates is regulated by the gas composition around the leaves.     

Nitratabhängige nichtcyclische Photophosphorylierung bei Ankistrodesmus braunii in Abwesenheit von CO2 und O2

Summary Manometric measurements show that oxygen evolution proceeds in synchronised cells of Ankistrodesmus braunii even in an atmosphere of pure nitrogen. In this case the slow oxygen evolution is dependent on the presence of nitrate (Table 1). Light saturation is found at a low light intensity at pH 5.6, at a higher light intensity at pH 8.0 (Fig. 1). The light saturation curves are in good agreement with those of ³²P-labelling in Ankistrodesmus under the same conditions (Fig. 2).DCMU inhibition in N₂ of both O₂-evolution and ³²P-labelling begins only at a DCMU concentration of 5×10^-7M or more. Complete inhibition of O₂-evolution is reached only at 10^-5M (Fig.3). In ³²P-labelling a variable percentage is still left uninhibited at 10^-5 M DCMU (Fig. 4, Table 2), which is at least partly due to cyclic photophsphorylation. Nitrate starvation for several hours causes a considerable decrease in O₂-evolution and also in the sensitivity to those high concentrations of DCMU (Fig. 5), but it leads to a sensitivity to antimycin A not observed under normal conditions (Table 3). The effects of nitrate starvation thus become comparable to those of far-red light, under which noncyclic electron transport is slow or completely prevented.The inhibition by DCMU of electron transport in photosystem II is also estimated by measuring the increase in fluorescence at 684 nm in air containing additional CO₂. This fluorescence is saturated only at 10^-5M DCMU and shows that a certain percentage of photosystem II remains uninhibited at 5×10^-7M (Fig. 6), a concentration found to be almost ineffective in inhibiting O₂-evolution and ³²P-labelling in an N₂-atmosphere.The results indicate that in synchronised cells of Ankistrodesmus noncyclic electron flow and noncyclic photophosphorylation can proceed in an atmosphere of pure nitrogen if nitrate is available as the electron acceptor. In this case noncyclic photophosphorylation, inspite of its low rates, still dominates over cyclic photphosphorylation. At low pH, when nitrate reduction is slow, cyclic photophosphorylation accounts for a greater part of the total phosphorylation than at high pH. Thus in the absence of CO₂ and O₂ cyclic photophosphorylation can be regarded as the main process of ATP formation only after nitrate starvation, in far-red light or in the presence of high concentrations of DCMU.Inhibition by DCMU, though very efficient under conditions of high photosynthetic activity, becomes rate-limiting only if the electron transport is so far reduced by DCMU that the remaining rate is of the same order as the low rate of the control or less. Therefore high concentrations of DCMU are required for the inhibition of low rates of noncyclic photophosphorylation.     

Histochemische und biochemische Untersuchung der α-glucosidasen mit 2-naphthyl-α-D-glucosid

Summary Histochemical and biochemical studies yield the following method of choice for the in situ detection of neutral (microvillous) and acid (lysosomal) -glucosidases: 12 mg 2-naphthyl--D-glucoside (dissolved in 0.5 ml N,N-dimethylformamide) and 0.6–0.8 ml hexazonium-p-rosaniline in 10 ml 0.1 M citric acid phosphate buffer for aqueous or 5 ml buffer mixed with equal parts of 2% agar for incubation with semipermeable membranes, pH 5 or 6.5.With this method neutral -glucosidases can be exactly demonstrated in the brush border of the small intestine (glycoamylase, sucrase-isomaltase) and kidney of mammals, birds, fishes, amphibia and reptiles; localization of acid -glucosidases is achieved at the cellular level in many organs and tissues.Fluorometric and photometric measurements prove that 2-naphthyl--D-glucoside is superior to 6-brom-2-naphthyl--D-glucoside for the demonstration of -glucosidases in situ due to the lower Michaelis constant and higher maximal reaction velocity of the naphthol derivative. — Among the coupling reagents tested neutral -glucosidases can be localized correctly with hexazotized p-rosaniline (with and without semipermeable membranes) for simultaneous coupling. Fast Blue B delivers false positive results in the suczedaneous and simultaneous coupling procedure using aqueous incubation media; in combination with the membrane technique azo dye can not be observed in the sections. Hexazonium-p-rosaniline inhibits neutral and acid -glucosidases to nearly the same extent as Fast Blue B.Fixation of blocks of tissue in formaldehyde and glutaraldehyde suppresses -glucosidases in the intestine and epididymis. The inhibition rates amount to 50 and 70% respectively. Washing in sugar solution rises enzyme activity to 65 and 50%.Species and organ dependent activity differences of neutral and acid -glucosidases and changes of enzyme activity in the intestine and kidney after castration as well as in the course of pregnancy can be detected by means of biochemistry but not with the histochemical assay including minimal incubation. In comparison with p-nitrophenyl--D-glucoside the 2-naphthyl derivative is also the substrate of choice for the biochemical determination of -glucosidases. — Agar gel electrophoresis reveals one band in the neutral and acid pH range.

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Histochemische und biochemische Untersuchung der -glucosidasen mit 2-naphthyl--D-glucosid

Zusammenfassung Vergleichend histochemisch-biochemische Untersuchungen ergeben folgende Methode der Wahl zum in situ-Nachweis der neutralen (mikrovillären) und sauren (lysosomalen) -Glucosidasen: 12 mg 2-Naphthyl--D-glucosid (gelöst in 0,5 ml N,N-Dimethylformamid) und 0,6–0,8 ml Hexazonium-p-rosanilin in 10 ml 0,1 M Citronensäure-Phosphat-Puffer zur wäßrigen oder in 5 ml Pufferlösung 1:1 gemischt zur Inkubation mit semipermeablen Membranen, pH 5 und 6,5.Mit diesem Verfahren können die neutralen -Glucosidasen in Bürstensaum von Dünndarm (Glucoamylase, Saccharase-Isomaltase) und Niere bei Säugern, Fischen, Vögeln, Reptilien und Amphibien exakt dargestellt werden; die Lokalisation der sauren -Glucosidase gelingt auf Zellebene in zahlreichen Organen und Geweben.Fluorometrische und photometrische Messungen zeigen, daß 2-Naphthyl--D-glucosid dem Alternativsubstrat 6-Br-2-Naphthyl--glucosid zur histochemischen Untersuchung wegen seiner kleineren Michaelis-Konstante und höheren maximalen Reaktionsgeschwindigkeit überlegen ist. — Unter den geprüften Kupplungssubstanzen kann nur Hexaonium-p-rosanilin als Simultankuppler mit und ohne Membrantechnik vor allem die neutralen -Glucosidasen korrekt erfassen; Fast Blue B in wäßrigen Medien lokalisiert bei Post- und Simultankupplung falsch-positiv und liefert in Verbindung mit semipermeablen Membranen negative Resultate. Die Hemmung der -Glucosidasen durch hexazotiertes p-Rosanilin entspricht etwa der durch Fast Blue B.Stückfixation in Form- und Glutaraldehyd inhibiert die neutralen und sauren -Glucosidasen in Dünndarm und Nebenhoden zu ca. 50 bzw. 70%; nach Auswaschen liegen die Aktivitäten bei 65 bzw. 50%.Art- und organspezifische Aktivitätsdifferenzen der sauren und neutralen -Glucosidasen und Änderungen der Enzymaktivität nach Kastration sowie während der Gravidität in Dünndarm und Niere deckt zuverlässig nur die biochemische Untersuchung auf; der histochemische -Glucosidasen-Nachweis versagt hier selbst bei Minimalinkubation weitgehend. Verglichen mit p-Nitrophenyl--glucosid ist das 2-Naphthylderivat auch das biochemische Substrat der Wahl. — Mittels Agargelelektrophorese kann im alkalischen und sauren pH-Bereich 1 Bande nachgewiesen werden.

     

CO2-Gaswechsel und Wasserhaushalt der Aerophilen Grünalge Apatococcus lobatus

Zusammenfassung Die Abhängigkeit des CO₂-Gaswechsels der pleurococcoiden Grünalge Apatococcus lobatus von den Außenfaktoren Licht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit wurde untersucht, der Wassergehalt in Abhängigkeit vom Dampfdruck bestimmt. Die unbenetzbaren Algenlager setzen sich mit dem Wasserdampfdruck des Luftraumes in ein Hydraturgleichgewicht, so daß die Messung physiologischer Leistungen bei definiertem Wasserpotential möglich ist. Die Abhängigkeit der reellen CO₂-Aufnahme (Photosynthese) vom Wasserpotential bei 10 und 20° wurde bestimmt: 50% der maximalen Leistung werden bei einem Wasserpotential von 142 bar (90% rel. Feuchte), noch 10% bei 370 bar (76% rel. Feuchte) erreicht. Der Grenzwert meßbarer CO₂-Aufnahme liegt bei 520 bar (68% rel. Feuchte). Bei Antrocknung gehen reelle CO₂-Aufnahme und Dunkelatmung nicht proportional zurück, bis 25% (Wasserpotential 252 bar, 83% rel. Feuchte) der Anfangswerte ist die CO₂-Aufnahme begünstigt. Da bei Antrocknung die Atmung zuerst zurückgeht, ist ein Anstieg der apparenten CO₂-Aufnahme zu beobachten. Die Beeinflussung der für das Leben am Standort wichtigen CO₂-Bilanz durch Veränderungen des Verhältnisses app. CO₂-Aufnahme: Dunkelatmung in Abhängigkeit von Temperatur und Hydratur wird diskutiert. Einquellung mit tropfbarem Wasser beeinflußt die Bilanz ungünstig, das Verhältnis app. CO₂-Aufnahme: Dunkelatmung wasserdampfgesättigter Thalli ist nahezu optimal. Bei 20°, 0,025 cal cm^-2min^-1 entspricht das für die Bilanz günstigste Verhältnis einem Wasserpotential von 27–40 bar (97–98% rel. feuchte) und einem Sättigungsdefizit von 35–43%. Der CO₂-Gaswechsel dieser unbenetzbaren Luftalgen scheint demnach an die aerophile Lebensweise bemerkenswert angepaßt.

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CO₂-Exchange and water relations in the aerophillic green-alga Apatococcus lobatus

Summary The relation between CO₂-exchange in the pleurococcoid green alga Apatococcus lobatus and light, temperature and humidity was investigated, and the water-content in relation to vapour pressure was determined. The unwettable thalli achieve hydration equilibrium with the vapour pressure of the air, so that the measurement of physiological capabilities at defined water-potential is made possible. The relation between real CO₂-uptake (photosynthesis) and water-potential at 10 and 20° C was determined. Fifty percent of the maximum capacity is reached at a water-potential of 142 bar (90% r.h.) and 10% is still reached at 370 bar (76% r.h.). The limit of measurable CO₂-uptake is at about 520 bar (68% r.h.). When the algae are being dried photosynthesis and dark-respiration do not decrease proportionally; up to 25% (water-potential 252 bar, 83% r.h.) of the initial values the CO₂-uptake is favoured, since respiration decreases first an increase of the apparent CO₂-uptake is observed. The change in the ratio apparent CO₂-uptake/dark-respiration, that is, the change in the CO₂-balance in relation to temperature and hydration is discussed. The imbibition with liquid water has an unfavourable influence on the CO₂-balance, and the relation between apparent CO₂-uptake and dark-respiration of vapour-saturated thalli is almost optimal. At 20° C and 0,025 cal cm^-2min^-1 the most favourable CO₂-balance corresponds to a water-potential of about 27–40 bar (97–98% r.h.) and to a saturation deficit of 35–43%. The CO₂-exchange in these algae seems to be remarkably adapted to their aerophillic way of life.

     

Beziehungen zwischen Lage und Teilungsfigur der Kerne und des Protoplasmas einerseits und Wandmicellierung andererseits. Dargestellt an Rippenmeristemen und Spaltöffnungsapparaten

Ohne ZusammenfassungEs ist hier die Stelle, den Professoren Dr. v. Faber und Dr. Bergdold (München), Pilger (Berlin) und Schnarf (Wien) für die freundlichste Überlassung von Frischmaterial aus den dortigen Gewächshäusern zu danken. Zudem bin ich Herrn Professor Dr. Hoefler (Wien) zu großem Danke für die allgemeine Anregung, die Ergebnisse der Protoplasmatik mit denen meiner Kern- und Micellierungsuntersuchungen zu verbinden, verpflichtet. Diese Verbindung dürfte auch noch weiterhin manchen tiefen Einblick in das Zellgeschehen und damit der Entwicklungs- und sonstigen physiologischen Anatomie der Pflanzen zu tun gestatten.     

Pollenfertilität und Pollenschlauchwachstum bei di- und tetraploidem Rotklee

Zusammenfassung Auf Grund zweijähriger blütenbiologischer Untersuchungen wurde festgestellt, daß der tetraploide Rotklee einen etwas höheren Prozentsatz steriler Pollenkörner ausbildet und daß die Pollenkeimung auf künstlichem Medium viel schlechter verläuft als bei den Diploiden. Auf der Narbe dagegen verläuft das Wachstum der Pollenschläuche bei den Tetraploiden schneller. Bei Selbstbestäubung ist das Schlauchwachstum bei den Diploiden verzögerter als bei den Tetraploiden, bei denen es oft zur Selbstbefruchtung kommt. Das unreglmäßige Wachstum und das Platzen der Pollenschläuche ist als eine Erscheinung der Inkompatibilität anzusehen. Ein Zusatz von Griffelgewebe zu künstlichem Agarboden ergab, daß bei Selbstungskombinationen eine Hemmung des Pollenschlauchwachstums nur bei den Diploiden stattfand, keine Hemmung dagegen bei den Tetraploiden beobachtet wurde.Der Prozeß der Pollenkeimung und des Schlauchwachstums wurde beschrieben und diskutiert. Man fand, daß die Pollenkeimung nur dann erfolgt, wenn die Narbe ein entsprechendes Stadium mikroskopisch nachweisbarer Reife erreicht hat.Die tetraploiden Rotkleepflanzen weisen eine große Variabilität in Pollenvitalität und Pollenkeimung auf, eine Selektion erscheint daher erfolgversprechend.Außenfaktoren, wie Feuchtigkeit, Temperatur und Kurztag, haben starken Einfluß auf Pollenkeimung und Schlauchwachstum. Eine Temperatur von 15° hemmt das Pollenschaluchwachstum vollkommen und macht die Befruchtung unmöglich. Kurztag verursacht anormale Blütenbildung und Pollenentwicklung, herabgesetzte Pollenkeimung und-vitalität ist die Folge.Mit 10 Abbildungen     

Assimilations- und Atmungsmessungen an diploiden und polyploiden Zuckerrüben

Ohne ZusammenfassungAuszug aus der Dissertation, Darmstadt 1956. —Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr.O. Stocker möchte ich für die Überlassung der Arbeit ebenso herzlich danken wie Herrn Prof. Dr.E. Knapp für seine Anregungen und Unterstützungen, sowie die Bereitstellung des Saatgutes.     

Genetik und Klinik der Hämophilie A und B

Haemophilia A and B are caused by various mutations in the factor VIII (FVIII) and factor IX (FIX) genes, respectively. The clinical course of the disease is variable, dependent on the severity of the molecular defect. Nowadays, haemophilia patients can excellently be treated by plasma-derived or recombinant clotting factor concentrates. Thus, bleeding and its consequences can be almost completely prevented with nearly normal quality of life and life expectancy. The most severe complication of this treatment is the formation of antibodies (inhibitors) against the substituted clotting factor. The risk of inhibitor formation correlates significantly with specific mutation types that preclude endogenous factor VIII/IX protein synthesis and can be as high as 20–50%. The information on the expected clinical course is at present the most important indication for FVIII/IX gene analysis. Knowledge of the underlying FVIII/IX gene mutation further allows a reliable and fast carrier diagnosis in female relatives of patients with haemophilia.     

Endopolyploidie und Ertrag bei diploiden und tetraploiden Zuckerrüben

Zusammenfassung Die Regression des Rübengewichts von diploiden und tetraploiden Zuckerrüben auf den tatsächlichen Ploidiegrad des Mesophylls, der sich aus der meristematischen Ploidiestufe und der Endopolyploidie zusammensetzt, wurde in einem nassen Jahr unter Feldbedingungen geprüft. Am wenigsten leisteten die Pflanzen mit dem höchsten Endopolyploidiegrad. Die Diploiden mit geringer bis mittlerer Endopolyploidie befriedigten im Mittel gleich gut, aber unter den Tetraploiden brachten nur die Pflanzen mit der kleinsten oder einer nur wenig höheren Tendenz zur Endopolyploidisierung den höchsten Ertrag. Das beste Rübengewicht wurde sowohl bei Diploiden als auch bei Tetraploiden mit etwa tetraploidem, im vorhergehenden Trockenjahr bei Diploiden sogar mit vorwiegend diploid gebliebenem Mesophyll erreicht. Deshalb erscheint es nützlich, bei tetraploiden Zukkerrüben gegen die Endopolyploidisierung zu züchten. Die genetischen Vorteile der Tetraploidie bleiben erhalten, während der Nachteil der großen Zellen verschwinden kann.

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Endopolyploidy and yield in diploid and tetraploid sugar beets

Summary The root weight of diploid and tetraploid sugar beets as related to the actual degree of ploidy of the mesophyll, a combination of meristematic level and subsequent endopolyploidization, was investigated under field conditions in a wet year. Plants with highest endopolyploidy showed the lowest yield. Diploids with low to intermediate endopolyploidy were about equally satisfactory, but among the tetraploids only those plants with the lowest tendency toward endopolyploidization exhibited maximum yield. The highest yield was produced by both diploids and tetraploids with about tetraploid mesophyll, in the preceding dry year this was achieved by diploids with predominantly diploid mesophyll. It seems, therefore, useful in tetraploid sugar beets to breed against endopolyploidization. The genetic advantages of tetraploidy are retained while the disadvantage of large cell size may be eliminated.

     

Über den Feinbau und die Ausbreitung der Siebröhren-Plasmafilamente und über Bau und Differenzierung der Siebporen bei einigen Monocotylen und beiNuphar

Zusammenfassung DiePlasmafilamente entstehen beiMusa frei im Cytoplasma der noch kern- und tonoplastenhaltigen Siebröhren, wahrscheinlich aus der Verdichtung fadenförmiger Vorstufen. Sehr früh lagern sie sich zu Parallelgruppen zusammen, die den plasmatischen Raum zwischen Tonoplast und Plasmalemma ganz einnehmen können. Nach der Rückbildung des Tonoplasten durchlaufen die Einzelfilamente während ihrer Dispersion über das Siebröhrenlumen einen Gestaltwandel von 160–200 ÅA weiten tubulusähnlichen Formen in 80–120 Å weite perlschnurartig strukturierte Fäden. Die tonoplastenfreien Siebröhren vonTamus enthalten vergleichbar enge Filamente, während in den Siebröhren vonNuphar auch nach der Tonoplasten-Degeneration ausschließlich tubulusähnliche Filamente (Ø 150–180 Å) vorkommen. Die von den Plasmafilamenten eingenommenen Zellbereiche sind im allgemeinen frei von ER-Membranen, allein beiNuphar werden die Filamente auffallend stark von Elementen des ER durchsetzt.Gestreckte wandparalleleMikrotubuli (Ø ca. 200 Å) sind sehr zahlreich in jungen Siebröhren, in ausdifferenzierten Leitbahnen fehlen sie ganz.Die Differenzierung derSiebporen wird noch vor der Rückbildung von Kern und Tonoplast eingeleitet. Die einzelnen Poren gehen auf je einen Plasmodesmos zurück, dessen Durchtrittsfläche beiMusa um das 40- bis 50fache zur offenen Siebpore erweitert wird. Die spätere Porenweite ist durch Callose und lokal begrenzte ER-Zisternen auf beiden Seiten der Zellwand markiert. In den offenen Poren vonMusa, Nuphar, Tamus undTinantia sind Plasmafilamente locker angeordnet und gleichmäßig verteilt bzw. zu einer Dichtestlage zusammengezogen.In einer Rückschau werden abschließend Probleme der Siebröhren-Differenzierung besprochen.

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Contributions to fine structure and dispersal of plasmatic filaments in sieve tubes and to development and structure of sieve pores in some monocotyledons and inNuphar

Summary InMusa plasmatic filaments have their origin in any part of the cytoplasm of the still nucleus- and tonoplast-containing sieve tubes. The first filaments seem to condense out of finer elements and soon arrange into parallel groups that often occupy the total plasmatic area between tonoplast and plasmalemma. Following the disintegration of the tonoplast the plasmatic filaments undergo structural alterations which transform 160 to 200 Å wide filaments of young sieve tubes into 80 to 120 Å wide filaments of differentiated ones. Mature sieve tubes ofTamus contain striated filaments, too, whereasNuphar sieve tubes after the degeneration of their tonoplasts still have tubular filaments (Ø 150–180 Å). InNuphar plasmatic areas occupied by plasmatic filaments are remarkably interspersed by elements of the ER-system.Parietal microtubules (Ø 200 Å) are numerous in young sieve tubes, they are absent in differentiated elements.Antecedent to the final disintegration of nucleus and tonoplastsievepore differentiation will be initiated. Sieve pores can be traced back to plasmodesmata, the pore area of which will be widened up to the 40 to 50fold, building the mature sieve pores ofMusa. The later breadth of a pore is distinctly marked by callose and by local ER-cisternae on either side of the developing sieve plate. Open pores ofMusa, Nuphar, Tamus, andTinantia are crossed by plasmatic filaments that are equally distributed in carefully fixed pores without callose.In a final retrospect problems of sieve-tube differentiation will be discussed.

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Teil einer Habilitationsschrift der Math.-Naturw. Fakultät Bonn.

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Mit dankenswerter Unterstützung der Stiftung Volkswagenwerk und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Zuwendungen an Prof. Dr. W.Schumacher). Für zuverlässige Mitarbeit danke ich FrauChrista Grabert.     

Lp-Typensystem und β-Lipoprotein-Konzentration

Serum -lipoprotein content after Heiskell et al. and Lp(a) type were determined and compared for 258 healthy unrelated adults. The mean -lipoprotein content was found to be significantly greater (255,2 mg-%) in Lp(a+) sera than in Lp(a-) sera (217,9 mg-%).     

Grammaspektrometrische und flammenphotometrische Untersuchungen über Kaliumgehalt und Kaliumverteilung im Menschen

Zusammenfassung Bei gesunden Normalpersonen wurde gammaspektrometrisch über die Gamma-Emission des im natürlichen Kalium enthaltenen Isotops K⁴⁰ der Gesamtkörper kaliumgehalt gemessen. Der Mittelwert von GK_K betrug bei Männern 1,68 gK/kg, bei Frauen 1,51 gK/kg mit einer Schwankungsbreite ± 15% (n=92).Die flammenphotometrisch gemessene Kaliumkonzentration im Plasma von Normalpersonen war 4,03 mäq/l±0,26, die gleichzeitig gemessene Kaliumkonzentration im Erythrozytensediment 90,9 mäq/l Sediment±2,6 (n=57).Bei gesunden Versuchspersonen wurden die drei genannten Kaliumparameter gleichzeitig gemessen und die Veränderung dieser Größen bei der durch ein Saluretikum verursachten experimentellen Kaliumverarmung verfolgt. Während einer Versuchsperiode von 7 Tagen nahm der Gesamtkörperkaliumgehalt bei Einnahme vonChlorthalidon (2×100 mg/Tag) im Mittel um 7,7%, die Kaliumkonzentration in Plasma bzw. Erythrozyten um 27,5% bzw. 3,1% ab.Erythrozyten stellen unter den hier gewählten Versuchsbedingungen ein Zellsystem dar, das qualitativ Änderungen der Kaliumkonzentration des intrazellulären Raumes anzeigt. Das Ausmaß des Kaliumverlustes ist jedoch bei anderen Zellsystemen größer, wie sich aufgrund der Bestimmung des Gesamtkörperkaliumgehaltes nachweisen läßt. Die Bedeutung der Bestimmung verschiedener Kaliumparameter beim Menschen für die klinische Beurteilung pathologischer Zustände wird diskutiert.In der Arbeit verwandte Abkürzungen GK_K Gesamtkörper-Kalium-Gehalt, P_k bzw - E_k Kalium-Konzentration des Plasmas bzw. des Erythrozytensediments - K_i/K_e Quotient aus intrazellulärer und extrazellulärer K-Konzentration - K^nat natürlich vorkommendesK-Isotopengemisch - U_k×V Kalium-Ausscheidung im Urin/24 Std - Hk Hämatokrit Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. Dr. h. c. Dr. h. c. Dr. h. c. B.Rajewsky zum 70. Geburtstag gewidmet.Mit Unterstützung des Bundesministeriums für Wissenschaftliche Forschung und des Bundesministeriums des Innern.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.Frau A.Schulze und Frl. B.Zimmermann danken wir für zuverlässige technische Assistenz.     

Optimierung und ökonomisierung im kontext von evolutionstheorie und phylogenetischer rekonstruktion

The meaning of optimality and economy in phylogenetics and evolutionary biology is discussed. It can be shown that the prevailing concepts of optimality and economy are equivocal as they are not based on strict theoretical positions and as they have a variable meaning in different theoretical contexts. The ideas of optimality and economy can be considered to be identical with the expectation of a relatively simple order in a particular field of study. Although there exists no way of inferring one or several methods of solving scientific problems from the presupposed idea of economy and optimality, a lack of motivation for scientific investigations would result if the concepts of economy and optimality in nature were dropped. By reference to several examples, it is shown that the concepts of optimality and economy are only useful against the background of indispensable theories. If there is a shift from one theory to another, a restriction on the use of these concepts is necessary. Optimality and economy in the sense of operations research in engineering or economical sciences depend on the principle of minimum costs. Both theoretical concepts: technical efficiency in relation to the energy required to run a machine and profit maximation in an economical framework must be shown to be realistic assumptions. In the field of biology processes of optimization and economization are normally discussed under two different views:

1. The concept of economy is used in cases of functional adaptation when the organism makes good use of the building material which is available to fulfill one (or more) functions. The theoretical background must be seen in the energy-consuming aspect of the organism.
2. In evolutionary change and phylogeny ‘economization’ and ‘optimization’ are deduced from the evolutionary theory, and evolution is shown to produce a special kind of biological economy in biological systems (Bock & von Wahlert, 1965). The ‘Okonomie-Prinzip’ or ‘Lesrichtungskriterium’ points out the arguments needed to state a phylogenetic theory and to construct a dendrogram (Peters & Gutmann, 1971).

In every phylogenetic theory concerning the adaptational change in the evolving biological system an explanation for the function of all stages is required. Only those statements should be accepted as phylogenetic theories which are characterized by the demonstration of the process of economization in the functional relations of the evolving organism. The process of adaptation can be determined by the improved chance of some mutants to propagate their genetical information. In this process all functional systems in their interrelations — i.a. mutual dependence — and their relation with the environment add their functional efficiency to the information to be delivered to their progeny, because the more economical biological system in a certain environment will have a better chance to produce offspring. This outcome is affirmed by natural selection which works on all levels of the evolving biological systems (Gutmann & Peters 1973). Nevertheless a judgment about adaptation cannot be taken as a scale of measurement in the phylogenetic process. The conditions in the organism itself and in the environment or in the organic system alone can change in so profound a manner that the marginal conditions of the earlier stages of the process of adaptation are not the same as in the derived ones. During phylogenetic change of the evolving organism the selective strains are also continuously changing. As a consequence no state or invariant concept of economy can cover the different stages of the phylogenetic process. The pragmatical meaning of the theoretical consideration is substantiated by the example of the hydrostatic skeleton theory in which the chordates are derived from metameric worms with a fluid skeleton. Herrn Professor Dr. P. Dullemeijer sind die Verfasser für kritische Lektüre und wertovolle Hinweise zu Dank verpflichtet.     

Nachweis und Vorkommen von Mykophenolsäure und Citrinin in Rotwein

Due to infections with moulds already in the vineyards, the formation of mycotoxins is possible under certain circumstances during the process of red wine making. At this, metabolites ofPenicillium spp. are of major importance, as this species are to be found frequently on grapes. Beside the nephrotoxic citrinin, which is often co-occurring with ochratoxin A, the occurrence of mycophenolic acid (MPA), a substance of immunosuppressive action, was investigated since it is formed by a great number of Penicillium-species. The detection of these compounds was carried out by means of ELISA and LC-MS. As testing material 44 red wine samples of different provenience and vintages were used. Mycophenolic acid could be detected in 91 % of the samples. The maximum content amounted to 130 ng/ml, yet most of the samples resulted in much lower concentrations of between 3 and 20 ng/ml. The extent of contamination seems to depend rather on the origin of the wine than on the vintage. In particular samples from Southern Europe were most contaminated. This could be due to different practises in wine-making. Citrinin was not detectable in any sample (< 0,2 ng/ml). Regarding the detected concentrations of MPA and citrinin, there is probably no concern for consumers’ health. However, the degree of contamination of wine with MPA may well serve as an indicator for hygiene in production.     

Licht- und fluoreszenzmikroskopische Darstellung spezifischer Zellen und Strukturen des Binde- und Nervengewebes von Gastropoden im Semidünnschnitt

Zusammenfassung Im Binde- und Nervengewebe von Gastropoden, welche in Kunstharze eingebettet wurden, lassen sich nach Entfernung des jeweiligen Einbettungsmediums mit licht- und fluoreszenzmikroskopischen Färbeverfahren (Paraldehydfuchsin, Aldehydthionin, Alcianblau, Pseudoisocyanin, RF 500) mit hoher histochemischer Spezifität Zellen und Strukturen darstellen. Neben verschiedenen Zelltypen mit unterschiedlichen Funktionsstadien im Bindegewebe können vor allem die neurosekretorischen Zellen und ihre Fortsätze in den Cerebralganglien der untersuchten Schneckenarten bis in ihre Neurohämalbereiche differenziert angefärbt werden. Mit AT und PAF konnten dabei neurosekrethaltige Axone in der Cerebralkommissur von Planorbarius corneus erstmals sicher lichtmikroskopisch nachgewiesen werden. Die von uns verwendeten Verfahren erlauben eine gezielte elektronenmikroskopische Analyse der im Semidünnschnitt licht- und fluoreszenzoptisch selektiv histochemisch identifizierten Zellen und Strukturen.

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Light- and fluorescence microscopic investigations on specific cells and structures in semithin sections of the connective- and nervous tissues of gastropods

Summary In the present study specific cells and structures in the connective-and nervous tissues of some gastropods were demonstrated by light- and fluorescence techniques, performed on semithin sections of plastic embedded material. After dissolving the embedding medium (Epon or Styrene-methacrylate), the semithin sections are stainable by Gomori's Paraldehyde-Fuchsin, Aldehyde-Thionin, Alcian Blue and the fluorochromes Pseudoisocyanin and RF 500. Best results are obtained optically by staining with Pseudoisocyanin, because all fluorescing substances (i. a. the neurosecretory cells and fibres in the ganglia) appear on a practically dark background. For the first time, with Aldehyde-Thionin and Paraldehyde Fuchsin—but not with Pseudoisocyanin—neurosecretory fibres has been demonstrated in the cerebral commissure of Planorbarius corneus.The histochemical identifying of specific cells and structures in semithin sections by light- and especially fluorescence microscopic highly selective reactions gives the possibilities to analyse these target cells by electron microscopic investigations.