Über die Malat-Dehydrogenase-und Lactat-Dehydrogenase-Aktivität L-Äpfelsäure-abbauender Bakterien

Zusammenfassung Bei 6 verschiedenen Arten L-Äpfelsäure-abbauender Bakterien werden Untersuchungen über die Malat-Dehydrogenase- und Lactat-Dehydrogenase-Aktivität vorgenommen. Die heterofermentativen Arten (Leuconostoc r, La Louvière, Pf-1) besitzen eine ausgeprägte Malat-Dehydrogenase-Aktivität, während die homofermentativen nur eine schwache (L. QT 1-6) bzw. keine meßbare Aktivität (L. casei, L. plantarum [arabinosus 17-5]) aufweisen. Alle Stämme sind in hohem Maße Lactat-Dehydrogenase-aktiv.Die Synthese der Malat-Dehydrogenase ist induktiv; L-Äpfelsäure als Substrat verstärkt eine vorhandene schwache Aktivität. Beweisend hierfür ist die starke Abnahme der Umsatzzahlen für die L-Äpfelsäure-Dehydrierung bzw. die Oxalessigsäure-Hydrierung nach erfolgter Entwöhnung der Bakterien von Äpfelsäure, sowie der größere Zahlenwert der Michaelis-Konstanten. Auch die Synthese der Lactat-Dehydrogenase wird von L-Äpfelsäure induziert. Insofern dürfte die Synthese dieses Enzyms mit derjenigen der Malat-Dehydrogenase gekoppelt sein.Die Lactat-Dehydrogenase von Leuconostoc r und La Louvière läßt sich wie die tierische Lactat-Dehydrogenase durch Sulfit hemmen; die Empfindlichkeit gegenüber Sulfit ist etwa doppelt so hoch wie beim tierischen Enzym. Die Enthemmung kann außer mit Lactat auch mit d(+)- und L(-)-Malat erfolgen; Malat ist jedoch nur in höherer Konzentration wirksam. Zur Hemmung der bakteriellen Malat-Dehydrogenase sind mehrfach höhere Sulfit-Konzentrationen nötig als beim tierischen Enzym. Außer d(+)-Malat hat auch Lactat enthemmende Wirkung.

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The malate dehydrogenase and lactate dehydrogenase activity of bacteria, decomposing L-malic acid

Summary The malate dehydrogenase and lactate dehydrogenase activities of six strains of bacteria, decomposing L-malic acid, were investigated. The heterofermentative strains (Leuconostoc r, La Louvière, Pf-1) possess a distinct malate dehydrogenase activity, while the homofermentative strains show only a weak (L. QT 1-6) respectively no measurable activity (L. casei, L. plantarum [arabinosus 17-5]). All strains possess a high lactate dehydrogenase activity.The synthesis of the malate dehydrogenase is inductive. The presence of L-malic acid intensifies a weak activity. This is shown by the strong decline of the turnover rates for the dehydrogenation of L-malic acid respectively the hydrogenation of oxaloacetic acid after deadaptation of the bacteria from malic acid, and by the greater values of the Michaelis' constants. Also the synthesis of the lactate dehydrogenase is induced by L-malic acid. Therefore the synthesis of this enzyme appears to be coupled with the synthesis of the malate dehydrogenase.The lactate dehydrogenase of Leuconostoc r and La Louvière can be inhibited by sulphite like the animal lactate dehydrogenase; the sensibility to sulphite is about the twofold of the animal enzyme. The reactivation can be achieved with lactate, or d(+)-and L(-)-malate; malate is effective only at higher concentrations. For the inhibition of the bacterial malate dehydrogenase manifold higher sulphiteion concentrations are needed than for the animal enzyme. Besides d(+)-malate also lactate has a reactivating effect.

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III. und letzte Mitteilung zum Problem des biologischen Säureabbaues. Über adaptive und konstitutive fermentchemische Eigenschaften L-Äpfelsäure-abbauender Bakterien.     

Malic-Enzym-Synthese und pH-Adaptation bei L-Äpfelsäure abbauenden Bakterien

Zusammenfassung Es wird die Malic-Enzym-Synthese bei sechs verschiedenen Arten L-Äpfelsäure abbauender Bakterien untersucht. Die homofermentativen Arten bilden unter den geprüften Bedingungen ausschließlich ein adaptives Malic-Enzym, während die Synthese bei den heterofermentativen in Abhängigkeit vom Züchtungsmilieu adaptiv oder konstitutiv erfolgen kann. Beim konstitutiven Malic-Enzym ist der sonst positive Glucose-Effekt auf Aktivität und Induktion nicht festzustellen, wie Versuche mit Enzymlösungen ergeben haben.Die pH-Maxima der Äpfelsäureabbau-Aktivität der intakten Bakterien verschieben sich bei Gewöhnung der Zellen an höhere H⁺-Ionen-Konzentrationen im künstlichen und natürlichen Milieu zu tiefer gelegenen pH-Werten. Ein Entstehen von Aminosäure-Decarboxylase-Aktivitäten kann nicht festgestellt werden. In einer pH-Adaptation befindliche, wachsende Bakterien haben einen größeren Aminosäurebedarf als normale, vor allem an Alanin, Glykokoll, Glutaminsäure, -Aminobuttersäure, Valin und Leucin. Adaptierte Zellen weisen qualitativ und quantitativ weniger freie Aminosäuren auf als nichtadaptierte. Bei den ersteren ist ein Umbau des Zellproteins festzustellen. Leuconostoc r-Bakterien, deren Protein vornehmlich Glutaminsäure und Asparaginsäure enthält, verfügen nach stattgefundener pH-Adaptation über vergrößerte Mengen an Lysin, Asparagin und Leucin. Bei La Louvière-Bakterien treten mengenmäßig an die Stelle von Alanin Lysin und Glutaminsäure.

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Malic enzyme synthesis and pH-adaptation on bacteria, decomposing L-malic acid

Summary The malic enzyme synthesis of six strains of bacteria, decomposing L-malic acid, is investigated. Under the tested conditions the homofermentative strains form exclusively an adaptive malic enzyme, while the synthesis of the heterofermentative strains may ensue adaptively or constitutively, dependent on the environs of growing. The otherwise positive glucose effect on activity and induction cannot be observed for the constitutive malic enzyme, as experiments with enzyme preparations have proved.The pH-optima of the malic acid decomposing activity of the intact bacteria are shifted to lower situated pH values, if the cells are trained to higher H⁺-ion concentrations in artifical and natural environs. An origin of amino acid decarboxylase activities cannot be observed. Growing bacteria being in a pH-adaptation have a larger demand for amino acids than the normal, especially for alanine, glycocoll, glutamic acid, -aminobutyric acid, valine and leucine. Adapted cells posses qualitatively and quantitatively less free amino acids than non-adapted. At the first a variation of the cell protein is established. Leuconostoc r bacteria, the protein of which especially contains glutamic and aspartic acids, dispose after pH-adaptation of larger quantities of lysine, asparagine and leucine, and La Louvière bacteria of more lysine and glutamic acid.

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II. Mitteilung zum Problem des biologischen Säureabbaues. Über adaptive und konstitutive fermentchemische Eigenschaften L-Äpfelsäure abbauender Bakterien.     

Untersuchung des biologischen Säureabbaus im Wein Isolierung und Charakterisierung von Äpfelsäure-abbauenden Bakterien

Zusammenfassung Aus Traubenmosten konnten während eines Zeitraumes von etwa 14 Tagen einige Wochen nach Beendigung der Gärung Bakterien isoliert werden, die den enzymatischen Abbau der Äpfelsäure zu Milchsäure und Kohlensäure durchzuführen vermögen. Es Handelt sich bei diesen Bakterien um stäbchenförmige, homofermentative und kokkenförmige, heterofermentative Milchsäurebakterien, die wahrscheinlich den bekannten Arten Lactobacillus plantarum und Leuconostoc citrovorum nahe stehen, aber nicht mit ihnen identisch sind. Vier verschiedene, aus Most isolierte Bakterienstämme werden beschrieben aber nicht neu benannt, um einer evtl. späteren, umfassenden Bearbeitung der im Wein vorkommenden Bakterien nicht vorzugreifen.An Rebenblättern kommen Bakterien vor, die unter anaeroben Bedingungen äpfelsäure abzubauen vermögen, so daß angenommen werden kann, daß die Bakterien ebenso wie die Hefen als Aufwuchsflora der Weintrauben in den Most gelangen.     

Untersuchungen über die Morphologie und die Vermehrung der pleuropneumonieähnlichen Organismen und der L-Phase der Bakterien

Zusammenfassung Lichtmikroskopische Untersuchungen der pleuropneumonieähnlichen Organismen und der L-Phase vonBacterium proteus undVibrio cholerae zeigten bei beiden 0,5–1,0 große, runde Gebilde, die vielfach zu traubenoder kettenförmigen Verbänden vereinigt sind. Im Gegensatz zu den PPLO mit relativ regelmäßigen Teilchen zeigen die L-Phasen auch sehr große Körperchen mit Durchmessern bis zu mehreren . Außerdem tritt bei den L-Phasen häufig Vacuolisierung auf. Ähnliche große Gebilde konnten bei den PPLO nur auf ungünstigen Nährböden erhalten werden. Auch die Kolonieform war bei den PPLO stark von der Konsistenz des Nährbodens abhängig.Im Phasenkontrastmikroskop wurde die Vermehrung von PPLO und L-Phasen an wachsenden Mikrokulturen laufend beobachtet und einzelne Stadien photographisch festgehalten. Dabei ergab sich, daß die einzige beobachtbare Vermehrungsweise eine multi- oder unipolare Knospung ist, die je nach der Nährbodenbeschaffenheit zu verschiedenen Formen führt. Häufig kommt es zu perlschnurartigen Ketten, die aber nicht als Mycel bezeichnet werden können, wie es andere Autoren wiederholt taten.Auf die große Ähnlichkeit zwischen PPLO und großen Viren wird hingewiesen.Herrn Ministerialdirigent i. R. Professor Dr.Gustav Seiffert in Verehrung und Dankbarkeit zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Zur Photosensibilität der Bakterien

Zusammenfassung Die Überprüfung einer größeren Anzahl von Bakterienarten und-stämmen auf ihre Photosensibilität gegenüber laborüblichen starken Strahlungsquellen (375 W-Lampe, HBO 200, HBO 500) ergab art-und stammspezifische Unterschiede.Der bei kontinuierlicher Bestrahlung zu beobachtende photobiologische Effekt bestand in einer Hemmung der Bakterienentwicklung. Totale Wachstumshemmung konnte bei der Mehrzahl der Stämme mit dem gesamten Emissionsspektrum wie auch mit Begrezung des Spektrums zum UV hin erzielt werden.Durch Messung der Bestrahlungsstärke und Berchnung der Letaldosis konnte die Photosensibilität der verschiedenen Bakterien verglichen werden. Die erhaltenen Werte machen deutlich, daß die unterschiedliche Lichtempfindlichkeit nicht einhergeht mit den bei der taxonomischen Einteilung üblichen Gruppenmerkmalen. Auch die Rolle der Pigmente scheint sich gegenüber der Wirkung anderer, die Photosensibilität mitbestimmender Faktoren im summarischen Hemmeffekt nicht durchzusetzen. Am resistentesten erweisen sich die Kokken und Gelbpigmentierten. Erhöhte Sensibilität besitzen die meisten Wildstämme gegenüber—auch artidentischen—Laborstämmen.Die für die einzelnen Bakterien ermittelten Werte für die Letaldosis im Gesamtspektrum bleiben in gleicher Reihenfolge auch bei Begrenzung des Emissionsspektrums erhalten.Die bekannte stärkere biologische Wirkung des kurzwelligen Anteils des Sichtbaren wird bei gleichzeitiger Bestrahlung mit langwelligem Licht nicht mehr effektiv, offenbar infolge kompensierender photoreaktivierender Prozesse, die bei Langzeitbestrahlung vermutlich gleichzeitig ablaufen können.Direktor: Prof. Dr. med. H. Knöll     

Zur Frage der Äpfelsäurebildung in Crassulaceen

Ohne Zusammenfassung     

Zur Morphologie,Systematik und Funktion der Lymphgefässe

Zusammenfassung Die Kombination der H₂O₂-Methode mit mikroskopischer Betrachtung läßt säckchenförmige Anfänge des Lymphsystems erkennen, die als Lymphkapillaren bezeichnet werden. Aus morphologischen und physiologischen Gründen wird jedoch vorgeschlagen, statt der Bezeichnung Lymphkapillaren die Benennung Lymphalveolen oder Lymphrezeptoren zu gebrauchen. Anatomische und physiologische Befunde sprechen weiterhin dafür, daß diffusible Stoffe die Blut- und Lymphkapillarwände in beiden Richtungen durchsetzen können, undiffusible Stoffe hingegen die Richtung Blutkapillare—Gewebe und Gewebe—Lymphkapillare einhalten müssen (Ventilwirkung). Dieser Richtungszwang für undiffusible Stoffe auf das Lymphgefäß zu erklärt, warum z.B. in der Darmwand entstehendes Neutralfett oder ins Gewebe eingedrungene Bakterien in der Regel zunächst nur in die Lymphgefäße mit ihren Sondereinrichtungen, den Lymphknoten, gelangen können. Diese Kreislaufsteuerung wird unter anderem durch das bisher wenig beachtete, aber bei den meisten Lymphgefäßdarstellungen auftretende Phänomen der aus schließlichen Lymphgefäßfüllung begründet. Ein Schema veranschaulicht die Kreislaufverhältnisse im intrakapillären Bereich, die vorwiegend passiv, durch morphologische Unterschiede zwischen Blut- und Lymphkapillaren bedingt sein dürften.Die abführenden Lymphgefäße zeigen in ihren Zwischenklappenabschnitten eine Tropfenform, die als Folge starken seitlichen Druckes auf die in ihnen eingeschlossene Lymphe gewertet wird. Auf die Problematik der Bezeichnung Saugadern für die peripheren Lymphgefäße wird hingewiesen. Besonderheiten in der Wandstruktur der abführenden Lymphgefäße werden kurz erörtert.Herrn Prof. Dr. Grau danke ich für Auskünfte und Ratschläge, weiterhin Herrn Oberveterinärrat Dr. Mayer, Herrn Veterinärrat Dr. Sauer sowie Herrn Dr. Walter, München, für die Anfertigung der photographischen Bilder.     

Zum Abbau der l-Äpfelsäure durch Milchsäurebakterien

Zusammenfassung Die Abtrennung der OES-Decarboxylase vom Malic-Enzym wird bei Enzymlösung aus Bakterien des Stammes Lactobacillus plantarum L durchgeführt. Die Trennung gelingt wegen der unterschiedlichen Temperatur-und pH-Empfindlichkeit der beiden Enzyme. Das Malic-Enzym ist im Bereich von pH 4,5–5,0 nur dann bei 40° C und darüber vor Denaturierung geschützt, wenn es als Substrat-NAD⁺-Mn⁺⁺-Komplex vorliegt. Die OES-Decarboxylase ist entsprechend temperaturstabiler als das Malic-Enzym, auch wenn keine Oxalessigsäure zugesetzt wird.Die Ammoniumsulfat-Fraktionierung bringt keine befriedigende Trennung der Enzyme mit sich. Wird das Malic-Enzym durch Denaturierung nicht entfernt, so reißt es bei 75% iger Sättigung mit Ammoniumsulfat die OES-Decarboxylase mit in den Niederschlag. Bei dieser Salzkonzentration fällt auch die Malat-Dehydrogenase aus.Mikrobiolosisch und papierchromatographisch durchgeführte Biotinnachweise bestätigen, daß die OES-Decarboxylase des Stammes, L ein Biotinproteid ist.     

Zum abbau der l-Äpfelsäure durch Milchsäurebakterien

Zusammenfassung Die Malat-abbauenden Enzyme von drei L. plantarum-Arten verschiedener Herkunft werden untersucht und miteinander verglichen. Neben Malic-Enzym enthalten alle drei Arten Malat-Dehydrogenase und Oxalessigsäure-Decarboxylase sowie Lactat-Dehydrogenase.Die Oxalessigsäure-Decarboxylase der auf pflanzlichem Material vorkommenden Bakterien (L. plantarum L und L. plantarum ATCC-8014) dürfte nach den Ergebnissen von Hemmversuchen mit Avidin ein Biotin-Proteid sein; beim Malic-Enzym kann dies ausgeschlossen werden.Die Enzymausstattung eines aus der Mundhöhle isolierten Stammes (L. plantarum ATCC-11580) unterscheidet sich insofern von der der übrigen Stämme, als die MDH-Aktivität relativ schwach ausgeprägt ist und das Malic-Enzym ein Biotin-Proteid darstellt.     

Beiträge zur Kenntnis der Morphologie und Physiologie der Actinomyceten

Ohne Zusammenfassung     

Beiträge zur Morphologie und Systematik der thermophilen Actinomyceten

Zusammenfassung Aus Stallmist verschiedener Herkunft und Zusammensetzung wurden 11 verschiedene thermophile Strahlenpilzarten isoliert und ihre morphologischen und physiologischen Eigenschaften untersucht. Alle gehören zur Familie der Streptomycetaceen. Sie werden ausführlich beschrieben.Auf Grund der Beobachtungen an diesen Arten werden die Actinomyceten systematisch neu eingeteilt, 3 neue Gattungen (Thermomonospora, Thermopolyspora und Pseudonocardia) werden aufgestellt. Ein Bestimmungsschlüssel für die isolierten Arten wird gebracht.Mit 41 TextabbildungenDie von 1954 bis 1956 mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführten Untersuchungen wurden von Herrn Oberregierungsrat Dr. H. Bortels angeregt und geleitet. Für die Bereitstellung der Mittel sei der Deutschen Forschungsgemeinschaft an dieser Stelle verbindlichst gedankt. Danken möchte ich auch Herrn Professor A. Kalela und Herrn Professor U. Vartiovaara, durch deren freundliches Entgegenkommen es mir möglich war, in Helsinki/Finnland abschließende Untersuchungen durchzuführen und noch einige weitere Photographien anfertigen zu lassen. Fräulein Ursula Hechel danke ich für technische Hilfe.     

Klassifizierung der in Kot und Milch vorkommenden,gramnegativen, Milchzucker vergärenden Bakterien

Zusammenfassung Von den Milchzucker zersetzenden, in Kot und Milch vorkommenden, der Koligruppe zugerechneten Bakterien läßt sich das Bacterium lactis aerogenes mit Sicherheit abtrennen. Die hauptsächlichsten Merkmale sind: Schleimiges Wachstum, fehlende Indolbildung, Zersetzung von Inosit. Auch serologisch scheint es eine eng zusammengehörige Gemeinschaft zu bilden.Die Abgrenzung des Bacterium coli von Bacterium acidi lactici ist durchaus willkürlich und, wenn die Bezeichnung Bacterium acidi lactici beibehalten werden soll, nur eine Frage der Vereinbarung.In der vorstehenden Arbeit ist in Anlehnung an die meist gültigen Bezeichnungen als Bacterium acidi lactici ein Bakterium der Koligruppe behandelt, das als wesentliches Kennzeichen die mangelnde Beweglichkeit, Mangel der Zersetzungsfähigkeit für Saccharose und Dulcit aufweist. Ein innerer Grund dafür liegt aber nicht vor; ebensogut könnte eine der anderen Untergruppen des Bacterium coli als Bacterium acidi lactici bezeichnet werden.Auch die Häufigkeit des Vorkommens and einem der durchsuchten Fundorte gibt keinen Grund, gerade dieses Bakterium als Bacterium acidi lactici zu bezeichnen, insbesondere kommt es in der Milch nicht häufiger vor, als die übrigen Koligruppen.Es wird deshalb anzustreben sein, die Bezeichnung Bacterium acidi lactici ganz zu streichen und die bislang so genannte Bakterienart als Untergruppe des Bacterium coli (IIIb) zu führen.     

Zum Abbau derl-Äpfelsäure durch Milchsäurebakterien

Zusammenfassung Es wird die Aktivität von intaktenL. plantarum-Zellen verschiedener Arten gegenüberl-Äpfelsäure, Oxalessigsäure und Brenztraubensäure getestet. Bei der Dissimilation vonl-Äpfelsäure lassen sich zwei pH-Optima unterscheiden, 2,6–3,0 für eine MDH-Aktivität und 3,6–4,0 für eine Malic-Enzym-Aktivität. Stoffwechselprodukte der Brenztraubensäure-Decarboxylierung sind außer Kohlendioxid Äthylalkohol und Acetoin bzw. Diacetyl.L. plantarum ist außerdem zur Oxydation der Brenztraubensäure befähigt. Ausl-Äpfelsäure entsteht kein Acetoin (Stamm L).

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The dissimilation ofl-malic acid by lactic acid bacteriaIV. The activity of intact cells ofLactobacillus plantarum particularly considering the decarboxylation of pyruvic acid

Summary The decomposition ofl-malic, oxaloacetic and pyruvic acids by intact cells of three strains ofL. plantarum is investigated. The dissimilation ofl-malic acid shows two pH-optima, at pH2.6–3.0 for a malatedehy drogenase activity and at pH 3.6–4.0 for a malic enzyme activity. The decarboxylation of pyruvic acid yields CO₂, ethyl alcohol, acetoin and diacetyl.L. plantarum is also able to oxidize pyruvic acid. The acetoin produced byL. plantarum Strain L does not originate froml-malic acid.