Physiologische und biochemische Beiträge zur Taxonomie der Gattung Chlorella

Zusammenfassung Es wurde die Verwendbarkeit von Glutaminsäure, Glutamin, Nicotinsäure, Nicotinsäureamid und Purin als Stickstoffquelle für die Kultur von 71 autotrophen Chlorella-Stämmen, die 8 Arten angehören, untersucht. Im Licht zeigen mit Glutaminsäure 63 und mit Glutamin 67 Stämme gutes Wachstum. Nicotinsäure wird dagegen nur von 1 Stamm, Nicotinsäureamid von 9 und Purin von 16 Stämmen verwertet. Die Verwendbarkeit der 5 geprüften organischen Stickstoffverbindungen als N-Quelle ist innerhalb der Gattung Chlorella als taxonomisches Merkmal zur Charakterisierung von Arten nicht geeignet. Lediglich die 7 Stämme von Chlorella kessleri unterscheiden sich durch gutes Wachstum mit Nicotinsäureamid von der sonst recht ähnlichen Chlorella luteoviridis sowie von den übrigen Arten.

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Physiological and biochemical contributions to the taxonomy of the genus Chlorella IV. Utilization of organic nitrogen compounds

Summary The utilization of glutamic acid, glutamine, nicotinic acid, nicotinamide, and purine as sources of nitrogen for growth in the light of 71 autotrophic Chlorella strains belonging to 8 species was studied. Whereas 63 strains grow well with glutamic acid and 67 with glutamine, nicotinic acid is used by 1, nicotinamide by 9, and purine by 16 strains only. Utilization of the 5 organic nitrogen compounds tested cannot serve as a taxonomic character in the genus Chlorella. However, the 7 strains of Chlorella kessleri differ in their good growth with nicotinamide from the otherwise rather similar Chlorella luteoviridis and from the other species.

     

Die Beeinflussung des Phosphathaushalts von Mikroorganismen durch Kohlendioxyd

Zusammenfassung der Ergebnisse An gewaschenen Suspensionen von Hydrogenomonas wurde der Einfluß des CO₂-Entzugs auf Phosphorylierur gsvorgänge untersucht, welche an die Oxydation von molekularem Wasserstoff, Bernsteinsäure und Glucose geknüpft sind. Die Entfernung von CO₂ aus dem Milieu setzt die Überführung von anorganischem Phosphat in organische Bindung herab. Die CO₂-Wirkung betrifft den Einbau sowohl in die leicht als auch in die schwer hydrolysierbare Phosphatfraktion. Der Effekt ist bei der H₂-Oxydation am ausgeprägtesten, bei der Glucoseverwertung kaum vorhanden; Bernsteinsäure nimmt eine Zwischenstellung ein.Bei der Veratmung endogenen Materials bleibt der Betrag des anorganischen Phosphats über large Zeiten nahezu erhalten. Bei der laufenden Entfernung von Kohlendioxyd wird anorganisches Phosphat freigesetzt. An Chlorella pyrenoidosa und Rhodospirillum rubrum konnten ähnliche Effekte beobachtet werden. Die Beobachtungen stellen neue Befunde für die Tatsache dar, daß CO₂ nicht nur für das Wachstum von Mikroorganismen notwendig ist, sondern auch auf den Stoffwechsel ruhender Zellen Einfluß nimmt.     

Beiträge zur Biosynthese von Nicotinsäure und Chinolinsäure bei Mycobacterium bovis Stamm BCG

Zusammenfassung Zur Untersuchung der Nicotinsäurebiosynthese werden an wachsenden Kulturen von Mycobacterium bovis Stamm BCG Einbauversuche mit ¹⁴C-markierten Precursoren durchgeführt und die spezifischen Inkorporationsraten sowie die ¹⁴C-Verteilung der isolierten Nicotinsäure bestimmt. Formiat-(¹⁴) und D-Ribose-(U-¹⁴C) werden nicht in Nicotinsäure eingebaut. Im Gegensatz zu Befunden anderer Autoren an Clostridium butylicum zeigen Formiat-(¹⁴C) und Acetat-(¹⁴C) im Rohhomogenat von BCG-Bakterien keinen Einbau in Nicotinsäure und sind als Nicotinsäurevorstufen auszuschließen.Glycerin-(1,3-¹⁴C) und Glycerinsäure-(3-¹⁴C) gehen bevorzugt in die C-Atome 4, 5 und 6. Das C-Atom 6 der Nicotinsäure entspricht dem C-3 der Glycerinsäure. Somit erfolgt der Einbau der Glycerinsäure nicht über ein symmetrisches Intermediärprodukt.Durch Isotopen verdünnungsanalyse wird Chinolinsäure als Ausscheidungsprodukt von M. bovis Stamm BCG nachgewiesen. Ihre Biosynthese erfolgt in Analogie zur Nicotinsäurebildung aus Aspartat und Glycerin.

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Biosynthesis of nicotinic acid and quinolinic acid by Mycobacterium bovis strain BCG

Summary Biogenesis of nicotinic acid was studied by feeding ¹⁴C-labelled precursors in growing cultures of Mycobacterium bovis strain BCG. The incorporation rate as well as the distribution of ¹⁴C in the isolated nicotinic acid were determined. Formate-(¹⁴C) and D-ribose-(U-¹⁴C) were not incorporated into nicotinic acid. In contrast to experiments performed with Clostridium butylicum, crude homogenates of M. bovis strain BCG showed no incorporation of formate-(¹⁴C) and acetate-(¹⁴C) under the experimental conditions applied and therefore, these compounds should be excluded as possible precursors. Glycerol-(1,3-¹⁴C) and glyceric acid-(3-¹⁴C) are incorporated into positions 4, 5 and 6, as expected. The carbon atom 6 of nicotinic acid was almost exclusively derived from C-3 of glyceric acid. Incorporation of glyceric acid therefore does not follow through a symmetrical intermediate.By isotope dilution technique quinolinic acid has been found in the culture medium indicating to be an excretary product of M. bovis strain BCG. Its biosynthesis occurs, in analogy to nicotinic acid formation, from aspartate and glycerol.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. mult. K. Mothes zum 70. Geburtstag in Dankbarkeit gewidmet.     

Mikrokalorimetrische Untersuchungen zum Stoffwechsel von Hefen

Zusammenfassung Mit einem Mikrokalorimeter E. Calvet wurde das Wachstum der HefeSaccharomyces in verschiedenen flüssigen Medien untersucht. Man findet einenf linearen Zusammenhang zwischen der Konzentration der Energie- und Kohlenstoffquelle (Glucose) und der gesamten Enthalpieänderung, der Zahl der während des Experimentes gewachsenen Zellen und dem Quadrat des maximalen Wärmeflusses. Aus den gewonnenen Kurven lassen sich Informationen über die Stoffwechsellage gewinnen. Beim Übergang von Gärung zu Atmung in gerührten Kulturen tritt ein stark endothermer Prozeß auf, der mit dem Entweichen des gebildeten Kohlendioxids in Verbindung gebracht wird.

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Microcalorimetric investigations of the metabolism of yeastsI. Growth in liquid media

Summary Growth and metabolism of the yeastSaccharomyces in various media was followed by a Miorocalorimeter E. Calvet. A linear relationship between the concentration of the energy source and the total change in enthalpy, the number of cells grown during the experiment and the square of the maximum heat flow was found. Further information concerning the metabolism is drawn from the shape of the thermograms (heat flow vs. time). In media with high glucose concentration there is an endothermous process due to the carbon dioxide formed during the growth of the cells. Thermograms of stirred cultures give strong evidence for the existence of respiration deficient (petit-) strains of yeast.

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Ein Teil der Ergebnisse stammt aus der Dissertation von I. L. an der Math.-Naturwiss. Fakultät der Freien Universität (1969).

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Das Mikrokalorimeter E. Calvet wurde yon der Deutsehen Forschungsgemeinschaft (Bad Godesberg) zur Verfi~gung gestellt, der wir zu grogem Dank verpfliehtet sind.

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Herr Dipl.-Phys. B. Schaarschmidt hat uns dureh zahlreiehe Diskussionen, Herr Mechaniker G. Bjeske beira teehnisehen Aufbau sehr geholfen.     

Cytochemische Untersuchungen über den Einfluß von Borsäure und Phenylborsäure auf einige Oxydasen und Dehydrogenasen beiOospora lactis (Fres.) Sacc. (cf.Geotrichum candidum Link.)

Zusammenfassung Ein Zusatz von 300 mg Phenylborsäure (PhB)/l Nährmedium führt beiOospora lactis zu hefeartigem Wachstum und zu auffälligen Veränderungen der Zellgestalt. Nach Borsäure-Zusatz (300–500 mg/l) konnten die gleichen Anomalien nicht beobachtet werden.Ein mit cytochemischen Methoden und mit Hilfe gestaffelter Hemmstoffkonzentrationen durchgeführter Vergleich der relativen Enzymaktivitäten nach PhB-und nach Borsäure-Ein wirkung hatte folgendes Ergebnis: PhB und Borsäure hemmen in gleichem Maße die Aktivitäten von Alkohol-Dehydrogenase und von Succinat-Dehydrogenase, während das Peroxydase-System — ebenfalls von beiden Substanzen — gefördert wird. Lediglich bezüglich der Cytochrom-Oxydase war eine nach PhB-, aber nicht nach Borsäure-Anwendung auftretende Aktivitäts-Erhöhung zu beobachten.Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit einer Hypothese diskutiert, nach welcher unter anderem die Aktivierung der 4 oxydativen Enzyme Tyrosinase, Peroxydase, Laccase und Katalase für die PhB-typischen und durch Borsäure-Applikation nicht erzielbaren Blatt-Anomalien bei der Tomate verantwortlich gemacht wird (Mathan).

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Cytochemical studies regarding the influence of boric acid and phenylboric acid on some oxidases and dehydrogenases inoospora lactis (Fres.) Sacc. (cf. Geotrichum candidumLink.)

Summary An addition of 300 mg/l phenylboric acid (PhB) to the culture medium causes a yeast-like growth of the colonies ofOospora lactis and conspicuous abnormalities of cell form. The same changes are not observed when boric acid solutions (300–500 mg/l) are applied.A cytochemical analysis of relative enzyme activities yielded the following results: (1.) Alcohol dehydrogenase and succinate dehydrogenase are inhibited, both by PhB and by boric acid. (2.) The peroxidase system is activated in the same manner, by the two substances, although a difference between the grades of activation by PhB and by boric acid is not to be excluded in this case. (3.) Only with regard to cytochrome oxidase is an activating effect confined to PhB, and not observable in boric-acid treated cells.These results are discussed in connection with a hypothesis (Mathan), according to which, a PhB-induced increase in the level of activity of four oxidative enzymes, i.e. tyrosinase, peroxidase, laccase, and catalase—among other factors—is responsible for certain leaf abnormalities in tomato, which were noticed, only after the application of PhB, but not of boric acid.

     

Untersuchung abgewandelter Liponsäuren in Wachstums-und Hemmtesten mit Streptococcus faecalis 8043

Zusammenfassung Neusynthetisierte abgewandelte Liponsäuren wurden im mikrobiologischen Test untersucht.Die durch Propionat-Zusatz erzeugte Hemmung des Wachstums von Streptococcus faecalis 8043 wird durch Zusatz von Liponsäure wieder aufgehoben; ähnlich verhalten sich 4-Oxa-Liponsäure und 4-Oxa-Liponsäureamid. Eine Hemmung des durch Liponsäurezusatz reaktivierten Wachstums erfolgte durch Zusatz von 7-Methyl-Liponsäure, 7-Hydroxy-Liponsäure, 7-Keto-Liponsäure oder 4-Methyl-Liponsäure.2,4-Liponsäure, 5-Keto-Liponsäure und 3-Thia-Liponsäure zeigten keinerlei Einfluß auf das Wachstum von S. faecalis 8043.Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit ähnlichen Untersuchungen von Stokstad u. Mitarb. hinsichtlich Struktur und Wirkung der Liponsäureanaloge diskutiert.

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Summary Recently synthesized analogues of lipoic acid were tested microbiologically.The inhibiting effect of propionate on the growth of Streptococcus faecalis 8043 was repealed by adding lipoic acid. The analogues 4-oxalipoic acid, and 4-oxa-lipoic acid amide are showing similar reactions.The growth, reactivated by adding lipoic acid, could be inhibited again by adding simultaneously the analogues 7-methyl-lipoic acid, 7-hydroxy-lipoic acid, 7-oxo-lipoic acid or 4-methyl-lipoic acid.The analogues 2,4-lipic acid, 5-oxo-lipoic acid and 3-thia-lipoic acid did not show any influence on the growth of S. faecalis 8043.The influence of structural change on the reactivity of the synthesized compound is discussed in relation to similar experiments of Stokstad et al.

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IV. Mitteilung: U. Schmidt, P. Grafen u. H. W. Goedde: Justus Liebigs Ann. Chem. (im Druck).     

Growth of the cotton spotted bollworm, Earias fabia (Lepidoptera: Noctuidae) in relation to consumption, nutritive value and utilization of food from various plants

Growth of Earias fabia varies with the degree of consumption, nutritive value and utilization of food from different plants. The insect grows best on diets whose nutritive value and degree of conversion into body matter are high. Nutritional inferiority of a diet is to some extent compensated by its increased consumption and absorption, yet the insect may fail to grow if the degree of conversion into body matter is low. Differences among the dietary amino acids and proteins and their utilization by the insect reflect variations in its growth on different plants, but those in the lipids and carbohydrates are not significant enough to be suggestive.

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Zusammenfassung Das Wachstum von Earias fabia auf verschiedenen Pflanzen und das Ausmaß des Verbrauchs, des Nährwertes und der Ausnutzung der Nahrung auf ihnen wurden bestimmt. Das Insekt wächst auf Keimlingen von Abelmoschus esculentus und Gossypium hirsutum besser als auf reifen Samen des letzteren oder als auf keimenden Samen von Urena lobata und Althaea rosea. Reife Samen von A. esculentus, das Laub von G. hirsutum, keimende Samen von Pisum sativum, der Blütenstand von Brassica oleracea botrytis und die Früchte von Solanum melongena und Citrullus vulgaris fistulosus ergeben kein Wachstum. Keimender Mais (Zea mays) erwies sich als wachstumsfördernd für die älteren, nicht aber für die frühen Raupenstadien.Der Grad des Verbrauchs und der Absorption der Nahrung waren bei Ernährung mit Keimlingen von P. sativum und G. hirsutum sowie mit Blütenständen von B. oleracea botrytis höher, aber ihr Nährwert und der Grad der Umwandlung in körpereigener Substanz durch das Insekt waren niedriger als diejenigen auf Keimlingen von A. esculentus und Z. mays. Das Wachstum von E. fabia hängt ab vom Nährwert der Nahrung, vom Ausmaß, in welchem sie in Körpersubstanz umgewandelt, und von dem Umfang, bis zu welchem eine etwa bestehende Minderwertigkeit durch erhöhte Aufnahme und Absorption ausgeglichen werden kann.Die Unterschiede im Vorhandensein und in der Ausnutzung von Fetten und Kohlenhydraten der verschiedenen Nährmedien sind nicht signifikant genug, um Unterschiede im Wachstum von E. fabia auf ihnen zu ergeben. Bei den Aminosäuren kann das Vorhandensein und die Ausnutzung von Cystin/Cystein der Nahrung und die Unfähigkeit des Insekts, Valin zu verwerten, sein Wachstum beeinflussen. Obwohl das Insekt nicht fähig ist, die Proteine irgendeiner Nahrung vollständig zu verwerten, könnte die Gegenwart von Cystin/Cystein und (oder) Prolin unter den eiweißbildenden Aminosäuren gewisser Substrate das Wachstum beeinflussen.

     

Die Wirkung von Blausäure auf die Kohlensäureassimilation und Atmung von Stichococcus bacillaris

Zusammenfassung Durch Zusatz geringer Mengen Blausäure wird die Kohlensäureassimilation vonStichococcus bacillaris bei hoher und niedriger Lichtintensität beschleunigt. Größere Dosen von Blausäure verursachen eine Hemmung der Assimilation; bei hoher Bestrahlungsintensität ist die Hemmung etwas stärker als bei niedriger. Diese Ergebnisse bestätigen die früher mitHormidium erhaltenen Ergebnisse.Stichococcus unterscheidet sich von dieser Grünalge dadurch, daß es nur mit sehr hohen Gaben an Blausäure möglich ist, die Assimilation unterhalb des Gaswechselgleichgewichtes zu hemmen, und ähnelt hierin der vonWarburg untersuchtenChlorella.Die Atmung wird durch Blausäurezusatz stark beschleunigt. Auch hierin verhält sichStichococcus wieChlorella und unterschiedlich vonHormidium.Die Abspaltung von Sauerstoff aus Zwischenprodukten der Atmung verläuft wahrscheinlich unter geringerem Energieaufwand als die Abspaltung von Sauerstoff aus freier Kohlensäure.Mit 2 Textabbildungen.     

Der Vitaminbedarf einer siebröhrensaugenden Aphide,Neomyzus circumflexus Buckt. (Homoptera,Insecta)

Zusammenfassung 1. Die Aphiden können an synthetischen Diäten mit einer bestimmten Vitaminzusammensetzung (Ascorbinsäure, sieben B-Vitamine, Cholin und meso-Inosit) über beliebig viele Generationen gezüchtet werden. 2. Bei Ascorbinsäure-, Nicotinsäure-, Folsäure- oder Thiaminmangel endet die Entwicklung spätestens mit der 2. Generation. 3. Fehlen von Pantothensäure, Pyridoxin, Biotin, Cholin oder meso-Inosit wirkt sich weniger stark aus: Die Aphiden erreichen an diesen Diäten die 3. oder 4. Generation. 4. An Riboflavin-freien Diäten können mindestens 10 Generationen völlig normal wie an solchen mit Riboflavin gezüchtet werden. 5. Wenn in der Nahrung außer Riboflavin auch Pantothensäure, Pyridoxin, Biotin, Cholin oder meso-Inosit fehlen, entwickeln sich mindestens 5 Generationen weitgehend normal. Allerdings bedingt die Abwesenheit von Pyridoxin oder Inosit geringeres Wachstum und verminderte Reproduktion. 6. Bei Ascorbinsäure-, Nicotinsäure-, Folsäure- oder Thiaminmangel treten starke Ausfallserscheinungen auf, unabhängig davon, ob Riboflavin in der Diät enthalten ist oder nicht. 7. Nur Ascorbinsäure, Ncotinsäure, Folsäure und Thiamin sind für Aphiden essentiell. Pyridoxin und meso-Inosit sind entbehrlich, fördern aber Wachstum und Reproduktion und sollten daher der Nahrung zugesetzt werden. 8. An Diäten ohne Riboflavin, Pantothensäure, Biotin und Cholin wurden über 10 Generationen gezüchtet; Wachstum und Reproduktion blieben in allen Generationen konstant.

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Vitamin requirements in a sieve tube sucking aphid, Neomyzus circumflexus Buckt. (Homoptera, insecta)

Summary 1. The crescent-marked lily aphid can be reared for a number of generations on a synthetic diet containing ascorbic acid, seven B-vitamins, choline, and meso-inositol besides sucrose, amino acids, and salts, without showing any deficiency symptoms. 2. The omission of ascorbic acid, nicotinic acid, folic acid, or thiamine from this food arrests the development in the first or second generation. 3. Deficiency of pantothenic acid, pyridoxin, biotin, choline, or meso inositol only becomes effective in the third or fourth generation. 4. The development of the aphids is not influenced by deprivation of riboflavin. In at least 10 generations the insects show no anomalies on diets lacking this vitamin. 5. If the food does not contain any riboflavin, then also pantothenic acid, pyridoxin, biotin, choline, or meso-inositol can individually be omitted without influencing aphid development for at least 5 generations. Pyridoxin and meso-inositol promote growth and reproduction and should not be deprived of the diet. 6. On the other hand the omission of ascorbic acid, nicotinic acid, folic acid, or thiamine in the absence of riboflavin has the same effects as in riboflavin containing diets. 7. For a permanent development the aphids only require a dietary source of ascorbic acid, nicotinic acid, folic acid, and thiamine. A supply of pyridoxin and meso-inositol is necessary for optimal growth and reproduction. 8. On diets lacking riboflavin, pantothenic acid, biotin, and choline more than 10 successive generations could be reared with constant growth and reproduction in all generations.

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Durchgeführt mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Frau U. Schlauss danke ich für ihre Mitarbeit bei der Durchführung der Versuche.     

Untersuchungen an polyploiden Pflanzen

Zusammenfassung Diploide und tetraploide Keimpflanzen von gelbem Senf (Sinapis alba L.) und von Sprengelrübsen (Brassica rapa L. var.oleifera Metzger) zeigen im Wachstum ein stark unterschiedliches Verhalten: diploider Senf hat ein stärkeres, diploider Rübsen ein schwächeres Wachstum als die dazugehörigen Tetraploiden. Es wird versucht, diese Unterschiede auf verschiedenartige Veränderung der Zellform infolge der Polyploidie zurückzuführen.Mit 7 Textabbildungen.     

Untersuchungen über die Einwirkung von 2,4-D- und MCPA-Präparaten auf Wachstum und Conidienbildung phytopathogener Pilze

Zusammenfassung Der Einfluß von 2,4-D und MCPA auf Mycelwachstum und Conidienbildung bei einer Reihe von phytopathogenen Pilzen in Nährlösungs- bzw. Agarkultur wurde untersucht.Alle Pilze zeichnen sich durch sehr hohe Resistenz gegen diese Wirkstoffe aus. Konzentrationen von 1,6 g/l hemmten das Mycelwachstum stets, konnten es aber nur bei wenigen Pilzen ganz unterdrücken. In niedrigeren Konzentrationen wurde bei einigen Arten das vegetative Wachstum geringfügig gefördert.Auch Einquellen von Conidien in MCPA-Lösung hat je nach Dauer hemmende oder schwach fördernde Wirkung.Die Conidienproduktion wird durch MCPA-Präparate geeigneter Konzentration sehr stark gefördert. Bei Alternaria brassicae var. dauci wurde unter optimalen Versuchsbedingungen im Endergebnis der 14 fache Wert der Kontrollkulturen erhalten. Bei Helminthosporium sativum wurde neben erhöhter Conidienzahl auch eine 30% ige Erhöhung der durchschnittlichen Conidiengröße festgestellt.Die Bedeutung dieser Beobachtungen für die Verbreitung pilzlicher Pflanzenschädlinge wird diskutiert.Auszug aus einer Doktorarbeit der landwirtschaftlichen Fakultät der Technischen Hochschule München: Untersuchungen über die Einwirkung von MCPA-und 2,4-D-Handelspräparaten auf phytopathogene Pilze.     

Untersuchung des biologischen Säureabbaus im Wein

Zusammenfassung Aus Wein isolierte Bakterien benötigen zum Wachstum und damit zum Abbau der l-Äpfelsäure zu Milchsäure und Kohlensäure als Energiequelle vergärbare Kohlenhydrate; die Gegenwart von Äpfelsäure ist dagegen für das Wachstum dieser Bakterien ohne wesentliche Bedeutung. Glucose wird entweder homofermentativ zu Milchsäure oder von anderen Bakterienstämmen heterofermentativ zu Milchsäure, Äthylalkohol und wahrscheinlich Kohlensäure umgesetzt. Der Abbau von 1 g l-Äpfelsäure wird bereits von weniger als 0,01 g Bakterien (Trockensubstanz) bewirkt, die zum Wachstum nur etwa 0,1 g Kohlenhydrat benötigen. Infolge der geringen Mengen sind die Endprodukte des Energiestoffwechsels der säureabbauenden Bakterien im Wein normalerweise nicht nachweisbar.Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr.Dr. h. c. A. Rippel, zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Die Acetoinbildung von Lactobacillus plantarum in Abhängigkeit von Thiamin,Liponsäure,l-Valin und l-Isoleucin

Zusammenfassung Das homofermentative Milchsäurebakterium Lactobacillus plantarum weist während der Glucosevergärung einen zeitweiligen Pyruvatstau von 120 mg/l auf, der durch Thiaminzugabe auf 10–20 mg/l reduziert werden kann. Der hierdurch intensivierte Pyruvatdurchsatz bedingt eine Verdoppelung der Acetoinsynthese, da Thiamin auch Cofaktor der Acetolactat-Synthetase ist. Ein gleichzeitiger Thiamin- und Liponsäurezusatz führt zu einer nochmaligen Verdoppelung der Acetoinausbeute. Liponsäure allein zeigt keinen Einfluß. Eine Erklärung dieses Sachverhaltes bietet die Annahme einer zusätzlichen Entstehung des Acetoins aus Acetyl-CoA zu Diacetyl und dessen Reduktion zu Acetoin. Dazu notwendiges Reduktionsäquivalent könnte die Lipoyl-Dehydrogenase liefern. Die sehr schnellen Konzentrationsveränderungen von Pyruvat und Acetoin nach Thiaminzugabe während der logarithmischen Wachstumsphase lassen eine Aktivierung des oder der Acetoin-synthetisierenden Enzyme wahrscheinlich erscheinen. Valin und Isoleucin beeinflussen die Acetoinsynthese nicht durch Rückkoppelung, sondern nur mittelbar über das Wachstum.

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Acetoin formation by Lactobacillus plantarum dependent on thiamine, lipoic acid, l-valine, and l-isoleucine

Summary During the homolactic fermentation of glucose by Lactobacillus plantarum the concentration of pyruvate rises temporarily to 120 mg/l.By the addition of thiamine, this concentration is reduced to 10–20 mg/l. The subsequently intensified turnover of pyruvate leads to the doubling of acetoin synthesis. This is reasonable since thiamine is a cofactor of the acetohydroxy acid synthetase, too.When thiamine and lipoic acid are added simultaneously, again a doubling of acetoin synthesis occurs, while lipoic acid alone has no effect. This may be explained by an additional synthesis of acetoin via acetyl-CoA to diacetyl and further reduction to acetoin.The rapid changes in the concentrations of pyruvate and acetoin following the addition of thiamine during the logarithmic growth phase may be explained by the activation of one or more of the acetoin synthesizing enzymes.A feedback inhibition of acetoin synthesis by valine and isoleucine was not detected.

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Herrn Prof.Dr.G. Drews, Freiburg, danke ich für anregende Unterstützung dieser Arbeit.     

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.     

Autoradiographische Untersuchungen zum Einbau von Putrescin und Uridin in die Oocyten der Wanderheuschrecke Locusta migratoria

Zusammenfassung 1, 3 und 24 Std nach intraabdominaler Injektion von radioaktiv markiertem Putrescin bzw. Uridin werden in den Oocyten der Wanderheuschrecke (Locusta migratoria) nahezu gleiche autoradiographische Verteilungsbilder beobachtet. Insbesondere erscheinen jeweils die Kerne der Eizellen sehr stark markiert. Diese Beobachtung wird sowohl im Zusammenhang mit der Nucleinsäurensynthese in den Oocyten panoistischer Ovarien als auch bisher sich abzeichnenden histochemischen Beziehungen zwischen Nucleinsäuren und Polyaminen diskutiert.

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Putrescine and uridine incorporation into the oocytes of the locust as shown by autoradiography

Summary Locusts (Locusta migratoria) were injected intraabdominally with radioactive putrescine and uridine and sacrificed 1, 3 and 24 hrs later. Autoradiographs obtained from the oocytes showed an almost identical distribution of both substances with specially strong labelling of the nuclei. Nucleic acid synthesis in the oocytes of panoistic ovaries and histochemical relationships between nucleic acids and polyamines are discussed in relation to our findings.

     

Factors affecting survival of test bacteria in sea water: marine bacteria,test bacteria and solid surfaces

Summary 1. The antibacterial activity of raw sea water varied considerably during incubation of successive inocula ofEscherichia coli, Staphylococcus aureus, andSerratia marinorubra. In most cases inactivation of second inocula was stronger than that of first ones. However, withS. aureus, contradictory results were obtained also.2. The bactericidal effect of filter-sterilized sea water was strengthened by inactivated cells ofEscherichia coli andStaphylococcus aureus. Contradictory findings were obtained from autoclaved sea water.3. Inactivation of test bacteria was greatly influenced by solid surfaces. In most cases, the kill ofEscherichia coli andStaphylococcus aureus in raw and sterile-filtered sea water was stronger at increased surface/volume ratios than under standard conditions. More rapid inactivation of these test strains in sterile-filtered, than in raw, sea water occurred more often at enlarged ratios of solid surface per unit volume. The survival ofSerratia marinorubra was positively affected by solid surfaces.4. It is concluded that changes in nutritive conditions occurring during the experiments are more important in regard to antibacterial activity of sea water than production of harmful matter by marine bacteria.

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Faktoren, welche das Überleben von Testbakterien in Meerwasser beeinflussen: Meeresbakterien, Testbakterien und feste Oberflächen

Kurzfassung Der Einfluß der vorstehend genannten Faktoren wurde auf die Überlebensfähigkeit vonEscherichia coli, Staphylococcus aureus undSerratia marinorubra in Meerwasser untersucht. Aktivitäten mariner Bakterien führten nicht generell zu verstärkter antibakterieller Wirkung rohen Meerwassers. Häufig waren sie für das Überleben vonE. coli undS. aureus förderlich. Inaktivierte Zellen vonE. coli undS. aureus erhöhten die bakterizide Wirkung rohen und filtersterilisierten Meerwassers gegenüber sekundär inokulierten, gleichartigen Testbakterien, während sie die inaktivierende Potenz autoklavierten Meerwassers verminderten. Durch erhöhtes Angebot an Glasoberfläche/Volumeneinheit, welches die adsorptive Anreicherung organischer Substanzen verstärkt, wurde die Inaktivation vonE. coli undS. aureus meistens beschleunigt, während sich diejenige vonS. marinorubra um so stärker verminderte, je größer das Verhältnis Oberfläche/Volumen war. Raschere Abtötung vonE. coli undS. aureus in Sterilfiltraten als in rohem Meerwasser trat bei erhöhtem Oberfläche/Volumen-Verhältnis häufiger auf als unter Standardbedingungen. Aus den Ergebnissen wird geschlossen, daß die während der Versuche eintretenden Veränderungen des Nährstoffangebotes, hervorgerufen durch Nährstoffverbrauch sowie durch Lysis inaktivierter Testbakterien, bezüglich der bakteriziden Wirkung von Meerwasser generell von größerer Bedeutung sind als bakterizide Stoffwechselprodukte mariner Bakterien.

     

Über die Temperaturadaptation der eiweissspaltenden und -synthetisierenden Zellfermente von Fröschen

Zusammenfassung Die Aktivität der proteolytischen Zellfermente des Muskelgewebes von Gras- und Wasserfröschen zeigt eine Temperaturadaptation nach Typ 3. Die Anpassung erfordert eine längere Zeit (etwa 14 Tage).C₁₄-markiertes Glykokoll gelangt nach Injektion in den Rückenlymphsack sehr schnell in das Blut, dessen Gehalt an C₁₄ jedoch nach 1 Std bereits wieder stark abgenommen hat.Lebergewebe von Grasfröschen zeigt einen besonders intensiven Einbau des Glykokolls in Eiweiß. Es ergab sich eine absicherbare Abhängigkeit von der Adaptationstemperatur im Sinne des Typs 3. Im Eiweiß der weiblichen Tiere war mehr C₁₄ nachzuweisen als in dem der Männchen.Im Muskelgewebe geht der Einbau langsamer vor sich. Eine Abhängigkeit von der Anpassungstemperatur (Typ 3) war nur bei den Männchen nach längerer Versuchszeit deutlich erkennbar.Dissertation bei der Philosoph. Fakultät der Universität Kiel, Teil II (Anregung und Anleitung: Prof. Dr. H. Precht). Die Untersuchungen mit dem radioaktiven Glykokoll wurden im Institut für physiologische Chemie und Physikochemie ausgeführt. Herrn Prof. Dr. H. Netter danke ich für freundliche Beratung und großzügige Unterstützung der Versuche. Einige Apparate stellte die Deutsche Forschungsgemeinschaft zur Verfügung.     

Weinsäureabbau bei Milchsäurebakterien

Zusammenfassung Von 78 verschiedenen Stämmen der Gattungen Pediococcus, Leuconostoc und Lactobacillus vermochten vier Stämme der Species L. plantarum und ein Stamm von L. brevis Weinsäure umzusetzen. Bei beiden Organismen ist das Weinsäure abbauende Enzymsystem induzierbar. Die Induktion wird bei L. plantarum durch Glucose, nicht aber durch das ebenfalls vergärbare Mannit gehemmt. Mit ruhenden Zellen und zellfreien Extrakten wurden die Endprodukte des anaeroben Weinsäureabbaus bestimmt. Infolge der Instabilität der Enzyme konnte nur mit Rohextrakten gearbeitet werden. Je Mol Weinsäure werden von L. plantarum 1,5 Mol CO₂, 0,5 Mol Essigsäure und 0,5 Mol d,l-Milchsäure, von L. brevis 1,33 Mol CO₂, 0,67 Mol Essigsäure und ca. 0,3 Mol Bernsteinsäure gebildet. Oxalessigsäure wurde bei beiden Organismen als Zwischenprodukt nachgewiesen. Die Umsetzung von Weinsäure durch zellfreie Rohextrakte wird durch NAD oder NADH₂ gefördert; ein Überschuß von NADH₂ verhindert oder verringert die CO₂-Entwicklung und führt zur vermehrten Bildung von Milchsäure oder Bernsteinsäure. Zum Nachweis des Abbauweges wurde eine Reihe von möglichen Zwischenprodukten untersucht. Danach ergibt sich für den Abbau der Weinsäure durch das homofermentative Milchsäurebakterium L. plantarum folgender Reaktionsverlauf: Nach Dehydratisierung von Weinsäure zu Oxalessigsäure (Weinsäure-Dehydratase) wird diese quantitativ zu Brenztraubensäure decarboxyliert (Oxalessigsäure-Decarboxylase). Die Hälfte der Brenztraubensäure wird — wahrscheinlich durch das Pyruvat-Dehydrogenase-System — zu CO₂ und Essigsäure oxydiert, die andere Hälfte der Brenztraubensäure wird zu Milchsäure (Lactat-Dehydrogenase) reduziert. Der Weinsäureabbau durch den heterofermentativen L. brevis zeigt folgenden Reaktionsverlauf: Die durch Dehydratisierung entstandene Oxalessigsäure wird zu zwei Drittel zu Pyruvat decarboxyliert (spontan oder Oxalessigsäure-Decarboxylase). Pyruvat wird quantitativ zu Essigsäure und CO₂ oxydiert. Das restliche Drittel Oxalessigsäure wird über Äpfelsäure, Fumarsäure zu Bernsteinsäure reduziert. Das Weinsäure abbauende System des homofermentativen Stammes (L. plantarum) unterscheidet sich im Reaktionsablauf, in der Sauerstoffempfindlichkeit, der Einwirkung von 2-Mercapto-äthanol, dem Einfluß von Glucose, der Stereospezifität und dem pH-Optimum der zellfreien Extrakte von demjenigen des heterofermentativen L. brevis.

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Decomposition of tartrate by lactobacilli

Summary The decomposition of tartrate was only observed in four strains of Lactobacillus plantarum and one strain of L. brevis among 78 different strains of lactic acid bacteria of the genera Pediococcus, Leuconostoc and Lactobacillus. The enzyme decomposing tartrate is inducible in both organisms. In L. plantarum the induction is prevented by glucose but not by mannitol. The endproducts of the anaerobic metabolism of one mol of tartrate were 1.5 mol CO₂, 0.5 mol acetic and 0.5 mol lactic acid with L. plantarum and 1.33 mol CO₂, 0.67 mol acetic acid and 0.3 mol succinic acid with L. brevis when resting cells or cell free extracts were used. As the enzymes were very unstable, no substantial purification could be achieved; dialysis, gel chromatography or precipitation with ammonium sulphate led to rapid inactivation. Therefore crude extracts had to be used for the investigation of the enzymatic mechanism. NAD or NADH₂ are essential for the decomposition of tartrate. However, a large surplus of NADH₂ reduces or prevents the production of CO₂ by cell free extracts and results in an increased formation of lactic or succinic acid, depending on the organism. Oxalacetic acid could be proven to be an intermediate metabolite. Using possible intermediates of the pathway of tartrate decomposition, the following sequences of reactions were demonstrated. In the homofermentative lactic acid bacterium L. plantarum tartrate is converted to oxalacetic acid (by tartrate dehydrase) which is decarboxylated to pyruvic acid (by oxalacetic decarboxylase). Half of the pyruvate is oxidised to CO₂ and acetic acid (probably by the pyruvic-dehydrogenase-system), the other half of pyruvic acid is reduced to lactic acid (by lactate dehydrogenase). In the heterofermentative L. brevis tartrate is also converted to oxalacetic acid, but only two thirds of the oxalacetic acid are decarboxylated to pyruvic acid (spontaneously or by oxalacetic decarboxylase), the remaining third of oxalacetic acid is reduced to succinic acid via malic and fumaric acids. Pyruvic acid is completely oxidised to acetic acid and CO₂. — The tartrate decomposing systems of the homofermentative strain (L. plantarum) and the heterofermentative strain (L. brevis) differ in the metabolic pathway, the inactivation by oxygen, the effect of 2-mercaptoethanol, the influence of glucose, the stereospecifity, and the pH-optimum.

     

Untersuchungen zum Säurestoffwechsel von Aspergillus niger

Zusammenfassung Entwickelt sich das Mycel von Aspergillus niger ausgehend von Conidien bei 43, 30 bzw. 10° C auf einer Nährlösung mit Glucose (5%) als C-Quelle und KNO₃ (1%) als N-Quelle, so kann durch Zusatz von Glucon- bzw. Citronensäure vor und nach dem Zeitpunkt des fast völligen Glucoseverbrauches eine Mehranhäufung von Oxalsäure erzielt werden. Die auf die Kultur und auf den Verbrauch an Citronensäure bezogene Ausbeute ist von der Temperatur und dem Zeitpunkt des Zusatzes abhängig. Bei 43° C wurde für die Zeit nach dem fast völligen Glucoseverbrauch ein Einbau von C¹⁴ aus Gluconsäure-C¹⁴ (U) und Citronensäure-1,5-C¹⁴ in die Oxalsäure nachgewiesen. Unter diesen Bedingungen können also beide Säuren als C-Quelle für die Oxalsäureanhäufung dienen. Es wird vermutet, daß die Mehranhäufung von Oxalsäure durchweg mit einem Umsatz von Glucon- und Citronensäure u. a. in Oxalsäure verknüpft ist.

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Summary Aspergillus niger has been grown from conidia at 43, 30 or 10° C on a medium containing glucose (5%) as a source of carbon and KNO₃ (1%) as a source of nitrogen. Gluconic and citric acid have been added before and after glucose in the medium has been used up almost completely. By addition of each of the acids yield of oxalic acid related to flask could be increased. Yield of oxalic acid related to flask and to citric acid consumed depends on temperature and on time of addition. Incorporation of C¹⁴ from gluconate-C¹⁴ (U) and citric acid-1,5-C¹⁴ into oxalic acid has been demonstrated at 43° C for cultures having used up glucose almost completely. By this it is proofed that under these conditions gluconic and citric acid can be used as a source of carbon for accumulation of oxalic acid. It is suggested that increase of oxalic acid yield caused by addition of gluconic or citric acid is due to conversion of the two acids into oxalic acid (among other products) under all conditions investigated.

     

Über die antagonistische Beeinflussung von Wachstum und atmung bei einigen höheren Pilzen

Zusammenfassung 6 Hymenomyceten (Merulius lacrymans, Polyporus sulfureus, Daedalea quercina, Pholiota mutabilis, Panus conchatus und Lepiota cepaestipes) und I Ascomycet (Xylaria polymorpha) wurden auf Biomalzlösung kultiviert; im Zeitpunkt des maximalen Hemmstoffgehaltes der Nährlösung (je nach Art nach 12 Tagen bis 5 Wochen) wurde deren Wirkung auf Wachstum und Atmung von 5 anderen Hymenomyceten (Coniophora cerebella, Polystictus versicolor, Fomes fomentarius, Trametes radiciperda und Schizophyllum commune) untersucht.Das Wachstum wurde in fast allen Kombinationen gehemmt und zwar die Zunahme des Koloniedurchmessers meist stärker als die Zunahme der Mycelsubstanz. In einigen Fällen (20% der Gesamtversuche) wurde das Wachstum bei niedriger Konzentration aber auch gefördert. Bei Xylaria-Nährlösung ließ sich der fördernde Faktor vom Hemmstoff trennen.Die Atmung wurde in einigen Fällen gleich stark wie das Wachstum gehemmt (28% der Versuche), in den meisten Kombintionen wurde sie jedoch weniger beeinträchtigt oder sogar, besonders durch die Lösungen von Daedalea und Polyporus, über die Atmung der Kontrolle (auf normaler Nährlösung) hinaus gesteigert.Sulfanilamido-thiazol wirkte auf Fomes ebenfalls stärker wachstums-als atmungshemmend, während Streptomycin und Colchicin so gut wie unwirksam waren.An der antibiotischen Aktivität der gebrauchten Nährlösungen waren durch die Pilze gebildete Säuren, vor allem Oxalsäure, mit beteiligt.Die hemmende Wirkung einiger gebrauchter Lösungen ließ sich herabsetzen, und zwar durch Neutralisation (Merulius- und Daedalea-Lösung irreversibel, Panus- und Pholiota-Lösung reversibel) Oxydation (Xylaria-, Panus- und Pholiota-Lösung) und Cysteïnzusatz (Xylaria-Lösung). Sie wurde weiterhin durch von den Testpilzen gebildete Faktoren herabgesetzt; diese wirkten gegen Xylaria-Hemmstoff exogen, während die gegen Merulius-, Daedalea- und Polyporus-Hemmstoff wirksamen anscheinend adaptiver Art waren.In den Nährlösungen von Xylaria, Panus und Pholiota wurde Biotin nachgewiesen; dieses its aber nicht mit den wachstumsfördernden Faktoren identisch.Die Förderung der Mycelausbreitung von Coniophora in Mischkulturen mit Penicillium auf Pflaumensaftagar beruht dagegen nicht auf fördernden, sondern auf Ausschaltung von hemmenden Faktoren im Pflaumensaft.Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen.