Der Einfluß der Gewebezüchtung auf die Morphologie der Hühnerherzmyoblasten

Zusammenfassung Bei der Züchtung von embryonalen Hühnerherzmyoblasten entstehen innerhalb weniger Stunden aus den Promitochondrien, die sichin vivo zu regulären Fadenmitochondrien entwickeln, zunächst kleine Cytosomen von 1/3 bis 1/2 Durchmesser mit einem oder mehreren lamellären Innenkörpern. Innerhalb eines Tages können diese Cytosomen mehrere groß werden. Sie besitzen durchweg eine einfachkonturierte Außenhülle und mehrere Innenkörper, die sich aus Membransystemen zusammensetzen, deren dicht gepackte Lamellenpaare ganz ähnlich gebaut sind wie dieCristae der ausdifferenzierten Mitochondrien. Nach weiterer Reifung zerfallen diese Cytosomen in ihre Untereinheiten, über deren Schicksal noch keine näheren Angaben gemacht werden können. Dieser Vorgang wiederholt sich, so daß bei älteren Myoblastenkulturen alle Entwicklungsstadien der Cytosomen nebeneinander vorliegen.Die Cytosomen sind herkunftsmäßig mit den Mitochondrien nahe verwandt, unterscheiden sich aber von ihnen hinsichtlich der stofflichen Zusammensetzung. Im Gegensatz zu den Mitochondrien sind die Cytosomen reich an Esterphosphatiden und Polysacchariden. Sie entstehen nur in solchen Kulturen, die ein proteinreiches Nährmedium enthalten. Ihre wichtigste Funktion besteht wahrscheinlich darin, das in Gewebekultur überschüssig vorhandene Protein zu speichern oder zu spalten.     

Der Einfluß der Gewebezüchtung auf die Morphologie der Hühnerherzmyoblasten

Zusammenfassung Die Mitochondrien von embryonalen Hühnerherzmyoblasten sind 0,3 bis 0,6 dick und bis zu 15 lang. Sie besitzen zahlreicheCristae, die überwiegend in Querstellung angeordnet sind. Die schlauchförmigen Mitochondrien bilden gelegentlich Ringformen und Verzweigungen und neigen zur Fragmentation.Nach längerer Kultur findet man in den Myoblasten häufig transformierte Mitochondrien mit vergrößertenCristae, die relativ dicht beieinander liegen und nun in Längsrichtung stehen.Weiterhin wurden geschwollene Mitochondrien mit außergewöhnlich langenCristae gefunden, die wellenförmig in Längsrichtung liegen, ferner zahlreiche Verzweigungen aufweisen und an vielen Stellen miteinander verwachsen sind. Die Entstehung dieser Gebilde kann so erklärt werden, daß dieCristae schneller heranwachsen als die Mitochondrienhülle, infolge-dessen gestaucht werden und sich auffalten.Im Endstadium legen sich dieCristae der transformierten Mitochondrien in dichter Packung an die Innenseite der Mitochondrienhülle und umschließen einen zentralen Hohlraum.Herrn Professor Dr. R. Danneel zu seinem 60. Geburtstage in Dankbarkeit gewidmet.     

Phasenoptische Untersuchungen an Innenepidermen der Zwiebelschuppe vonAllium cepa L.

Zusammenfassung An Oberepidermiszellen der Zwiebelschuppen verschiedener Sorten vonAllium cepa wurden mit positivem Phasenkontrast und negativem Anoptralkontrast Beobachtungen durchgeführt und mit einem neuen Mikroblitzgerät von Reichert Mikrophotographien angefertigt.Die Golgi-Körper sind von den Mitochondrien deutlich zu unterscheiden. Während die knapp nach der Präparation verkürzten Mitochondrien zumindest schwach oval sind, haben die Golgi-Körper einen kreisrunden Umriß und einen deutlich schwächeren Phasenkontrast. Wenn sie sich drehen sieht man auf ihre Schmalseite und erkennt die Scheibenform.In allen Fällen beinhaltet das Plasma lange dünne, schlauchförmige intraplasmatische Vakuolen. Bei leichter Alteration und Verlangsamung der Strömung verkürzen und verdicken sich die Vakuolen und zerfallen dann auch in einzelne Bläschen. Ihre Verteilung und ihr Verhalten zeigt viele Züge, die dem Endoplasmatischen Retikulum zugeschrieben werden, doch ist ihre Dimension zu groß.Neben den altbekannten, etwa 1 großen, Sphärosomen finden sich immer wesentlich kleinere (0,3 und darunter) Körper, die besonders im Dunkelfeld dasselbe optische Verhalten zeigen. Zwischen den beiden gibt es keine Übergänge in der Größe.In selteneren Fällen finden sich im Plasma dünne fadenförmige Gebilde mit einem Durchmesser von 0,3 und darunter. Sie liegen frei im Plasma oder sind in anderen Fällen offenbar am Kern adhäriert.     

Internodienlängen und Faserkaliber der terminalen Verlaufsstrecke motorischer Fasern der äusseren Augenmuskeln und des M. thyreoarytaenoideus des Rhesusaffen

Zusammenfassung Auf Grund von Nerv-Muskel-Isolationspräparaten, bei denen die motorischen Endplatten histochemisch (Cholinesterase-Technik) zur Darstellung kamen und die Ranvierschen Schnürringe durch Verkupferung markiert waren, wurden quantitative Untersuchungen an der terminalen Verlaufsstrecke motorischer Nervenfasern angestellt.Die internodalen Strecken werden distalwärts außerordentlich kurz. Alle für die letzten 7 Internodien gefundenen Längenwerte liegen unter 200 . Das distalste Internodium mißt 37–150 . Die kurze Aufeinanderfolge Ranvierscher Schnürringe im Endabschnitt motorischer Fasern ist auch an teilungsfreien Stellen zu beobachten, kann also nicht ohne weiteres auf die Häufung von Teilungsstellen in diesem Gebiete zurückgeführt werden. Die Verkürzung in distaler Richtung erfolgt mehr oder weniger kontinuierlich.Mit der Verkürzung der internodalen Strecken geht in dem untersuchten terminalen Bereich eine Kaliberabnahme der Nerven nicht einher, so daß keine der bisher aufgestellten Formeln über die Relation Internodienlänge zu Faserdicke auch nur im entferntesten auf die Endstrecke motorischer Fasern anwendbar ist. Eine wesentliche Dickenabnahme konnte immer nur im Zusammenhang mit der Verzweigung der einzelnen Nerven festgestellt werden.Die an die Endplatten der einfach innervierten Muskelfasern der äußeren Augenmuskeln herantretenden Nervenfasern sind auch noch unmittelbar vor der Endplatte besonders dick (5,6–9,7). Sie zeigen weiter die Besonderheit, daß sie im Endplattenbereich in der Regel ihre Markscheiden beibehalten, wobei die markfreien Endästchen den auch noch im Endplattenbereich auffallend dicken markhaltigen Neuriten an kurz aufeinanderfolgenden Schnürringen bzw. an dessen Ende verlassen, um an den subneuralen Apparat heranzutreten.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Sphaeroidkörperchen des menschlichen Nebennierenmarks

Zusammenfassung Lichtmikroskopisch festgestellte Sphaeroidkörperchen in Markzellen menschlicher Nebennieren von zwei Sektionsfällen wurden elektronenmikroskopisch identifiziert und näher untersucht. Ihr Schnittdurchmesser liegt zwischen 0,4 und 5 (ausnahmsweise bis zu 8). Bei mittlerer bis beträchtlicher elektronenoptischer Dichte zeigen manche Sphaeroidkörperchen eine lockere, andere eine kompakte Innenstruktur; beide Strukturmuster ergeben sich aus der wechselnden Anordnung von bis zu 150 Å großen körnchenartigen Strukturelementen. Gelegentlich enthalten locker strukturierte Sphaeroidkörperchen (zusammenhängend oder verstreut) kompaktes Material. Die Sphaeroidkörperchen sind meist glatt begrenzt und besitzen häufig eine einfache Membran. Ihre Beziehung zu anderen Cytoplasmastrukturen und ihre mögliche Zuordnung zur Gruppe der Lysosomen werden erörtert.Durchgeführt mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

The influence of penetration, distribution, sorption and decomposition on the poisoning of the cockroach Periplaneta americana treated topically with diazoxon

Microchemical techniques were used to assess the rate of penetration of diazoxon into the American cockroach Periplaneta americana L. by measuring loss from the surface of the cuticle after topical application. By similar methods the proportions of the amount entering which were decomposed, absorbed by the tissues, or circulating in the haemolymph were also estimated. About three-quarters of an LD₉₀ of diazoxon (2.6 g) applied to the metathoracic sternum of adult male cockroaches had penetrated the cuticle 2 hr after treatment. The maximum concentration within the cockroach, reached about 1 hour after treatment, was 2.4 M, but two-fifths of this is sorbed on solids, leaving 1.4 M in the total body fluids. The maximum concentration in the haemolymph occurred 1 1/2 hr. after treatment and ranged from 0.9 to 3.4 M, with a median value of 1.8 M. The close relationship between concentration in haemolymph and in total body fluids suggests that they are in approximate equilibrium.An independent estimate of the concentration of diazoxon in the haemolymph of cockroaches treated with an LD₉₀ of the insecticide, made by means of an electrophysiological technique, agreed well with the values obtained from the chemical assay. The maximum concentrations (0.6–1.0 M) was found 1–2 hr. after treatment, when irreversible damage to the nervous system first occurred.The close agreement between the chemical and biological estimates suggests that diazoxon invades the nerve cord from the haemolymph, and that it acts directly, rather than as a metabolite or by the release of a neuroactive material.

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Zusammenfassung Um die Eindringgeschwindigkeit von Diazoxon in die Amerikanische Küchenschabe Periplaneta americana festzustellen, wurden mikrochemische Verfahren benutzt, indem nach örtlicher Aufbringung das Verschwinden von der Oberfläche der Kutikula gemessen wurde. Mit ähnlichen Methoden wurden auch die Anteile der eingedrungenen Menge abgeschätzt, die abgebaut oder von den Geweben absorbiert wurden oder in der Haemolymphe zirkulieren. Das Eindringen von Diazoxon, das auf dem Sternum des Metathorax erwachsener Küchenschaben-Männchen aufgetragen wurde, ist der vergangenen Zeit proportional, und über 3/4 einer LD₉₀ (2,6 g) ist nach 2 Stunden eingedrungen. Die Menge im Insekt wächst eine Stunde nach der Applikation auf etwa 1/5 der angewendeten Dosis und nimmt nach 2 Stunden auf etwa 1/12 ab. Etwa 2/5 der eingedrungenen Menge wird an ungelöste Stoffe gebunden, und in Anbetracht dessen wurde für die maximal erreichte Konzentration in der gesamten Körperflüssigkeit 1,4 M berechnet, was etwa 1/8 der angewandten Dosis entspricht. Die Zeit-Konzentrations-Kurve des Diazoxons in der Haemolymphe einzelner Küchenschaben, die mit einer LD₉₀ behandelt worden waren, hatte einen ähnlichen Verlauf wie die für das gesamte Diazoxon; die Konzentration erreichte ein Maximum 1 1/2 Stunden nach der Behandlung, wobei es von 0,9 bis 3,4 M mit einem Median wert von 1,8 M schwankte. Die enge Beziehung zwischen der Konzentration in der Haemolymphe und in der gesamten Körperflüssigkeit machte es wahrscheinlich, daß sie annähernd im Gleichgewicht miteinander stehen.Bei der Bespülung von Küchenschaben-Ganglien in vitro mit einer Reihe von Diazoxon-Konzentrationen in Kochsalzlösung unter Beobachtung der Vergiftungssymptome in den Metathorax-Ganglien mit elektrophysiologischen Methoden wurde eine Kurve aufgestellt über die Beziehungen der Diazoxon-Konzentration zu der Zeit, die erforderlich ist, um irreversible Schäden der Nervenfunktion hervorzurufen. Unter Anwendung der gleichen Methoden bei der Beobachtung des Verhaltens der Ganglien in Küchenschaben, die zu bekannter Zeit vorher mit LD₉₀s von Diazoxon örtlich behandelt worden waren, konnte von der Kurve die Diazoxon-Konzentration in der Haemolymphe abgeschätzt werden, wann die Ganglien irreversibel geschädigt wurden. Irreversible Schädigung trat erst 1–2 Stunden nach der Anwendung mit einer LD₉₀ auf, und die Konzentration, die zur Erzeugung des gleichen Vergiftungsstadiums in freigelegten Ganglien in vitro in der gleichen Zeit erforderlich war (0,6–1,0 M), ähnelt eher der mittleren Konzentration (1,8 M), die durch chemische Prüfung in der Haemolymphe ähnlich behandelter Schaben gefunden wurde. Daraus folgt, daß Diazoxon von der Haemolymphe aus in die Ganglien eindringt, und daß es eher direkt wirkt statt als Umwandlungsprodukt oder durch die Entbindung eines neuroaktiven Stoffes.

     

The effect of indole-3-acetic-acid on the photosynthetic apparatus of Sinapis alba

The influence of indole-3-acetic-acid (IAA) during the development of primary leaves of Sinapis alba was studied. IAA treatment (4 ppm 22.8 M) caused a decrease of dry weight, soluble reducing sugars, soluble protein, chlorophylls, carotenoids and cytochrome f; it also caused a lower ratio of protein to chlorophyll, a lower ratio of chlorophyll a to chlorophyll b and a higher ratio of chlorophyll per cytochrome f. Furthermore, IAA treatment induced a significantly lower rate of CO₂ fixation and a depressed nitrite reductase activity. Similar effects could also be observed in adaptation reactions brought about by red light and low-light (or shade) conditions.

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Zusammenfassung Der Einfluß von Auxin (IES) auf die Entwicklung der Primärblätter von Senfpflanzen wurde untersucht. Die Behandlung mit IES (4 ppm 22.8 M) führte zu einer Erniedrigung des Trockengewichtes, der Gehalte an löslichen, reduzierend wirkenden Zuckern, an löslichem Protein, Chlorophyllen, Karotinoiden und Cytochrom f. Außerdem wurden die Quotienten von Protein zu Chlorophyll und von Chlorophyll a zu Chlorophyll b gesenkt und es kam zu einer Erhöhung des Verhältnisses von Chlorophyll zu Cytochrom f. Darüberhinaus bewirkte die Behandlung mit IES eine deutliche Abnahme der CO₂-Fixierungsrate und eine Verringerung der Nitritreduktase-Aktivität. Diese Effekte stimmen gut mit Anpassungsreaktionen überein, die durch Rotlicht oder Schwachlicht hervorgerufen werden.

     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen an verfetteten Fibroblastenkulturen nach verzögerter Umsetzung

Zusammenfassung Fibroblastenkulturen vom embryonalen Hühnerherzen wurden 12 Std bis 6 Tage nach der 1. bis 22. Umsetzung elektronenmikroskopisch untersucht. Nach verzögerter Umsetzung tritt eine Verfettung der Fibroblasten ein. Man kann zwei Formen von Fetteinschlüssen unterscheiden. Runde bzw. mit gezähnelter Kontur versehene Neutralfetteinschlüsse liegen im Zelleib verstreut. Ihr Durchmesser kann 2 erreichen. Sie werden wahrscheinlich in der Zelle selbst synthetisiert. Daneben kommen Einschlüsse vor, die aus homogenem und granulärem Material sowie aus geschichteten Membranen bestehen. Sie gehören zu den polaren Fetten. Diese Einschlüsse entstehen bei der Einschmelzung von Cytoplasmastrukturen und stellen Lysosomen dar.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Osmoregulation in larvae of the salt-marsh mosquito, Aedes taeniorhynchus

Larvae of Aedes taeniorhynchus (Wiedemann) were reared in media with salinities from that of distilled water up to and including 300% of that of sea water to investigate certain aspects of their potential physiological range. Regulation of hemolymph osmotic pressure and chloride ions was also studied.Larvae showed normative growth rate in all concentrations from distilled water to 150% sea water (SW), but in salinities between 150% to 300% growth was retarded. Hemolymph osmotic pressure and hemolymph chloride were both hyper-and hypoosmotically regulated. Anal papillae size was inversely related with increased concentration of the sea water medium, e.g., from 443×142 in distilled water to 116×62 in 100% SW. The average hemolymph osmotic pressure was higher in fed larvae than in starved larvae. Hemolymph osmotic pressure increased for 7 hr before equilibrating with the medium when larvae reared to the 4th instar in 10% SW were transferred to 100% SW, whereas larvae reared in 100% SW and transferred to 10% SW showed a decrease in hemolymph osmotic pressure before equilibrating. Regulation of hemolymph chloride was found to be a function of the anal papillae, as chloride levels dropped significantly in larvae with chemically cauterized anal papillae when they were maintained in lower concentrations. It is suggested that the limitations of A. taeniorhynchus larvae primarily to salt-marshes are not due to an inability to survive and grow successfully in fresh water, but due to other ecological interactions.

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Zusammenfassung Larven von Aedes taeniorhynchus wurden in Medien mit einer Salinität von a.ddest. bis zu der von 300% Meerwasser (MW) gehalten, um die folgenden Aspekte einer möglichen physiologischen Wirkung zu untersuchen: a) Überleben und Wachstum der Larven, b) Osmotischer Druck der Hämolymphe (HL), sowie Grösse der Analpapillen in Abhängigkeit vom Zuchtmedium, c) Wirkung von Fütterung und Hungern auf den osmotischen Druck der HL, d) Wirkung der Übertragung von niedrigerer zu höherer Salinität und umgekehrt auf den osmotischen Druck und die Analpapillengrösse und e) Regulation des Chloridions in der HL.Osmotischer Druck der HL wurde bestimmt mit Hilfe des Mikrocryoskops, die Chloridio-nenkonzentration der HL durch Ultramikro-Volhard-Titration.Die Larven zeigten normales Wachstum und normale Überlebensrate bei allen Konzentrationen von a. dest. bis 150% MW, zwischen 150% und 300% MW war das Wachstum verzögert. Osmotischer Druck der HL und Chlorid der HL waren hyperosmotisch reguliert bis 10% MW und hypotonisch zwischen 25% und 300% MW. Die Grösse der Analpapillen nahm mit zunehmender Konzentration des MW-Mediums ab, z. B. von 443×142 m in a. dest. auf 116×62 m in 100% MW. Der durchschnittliche osmotische Druck der HL war bei gefütterten Larven höher als bei gehungerten. Wenn Larven, die bis zum 4. Stadium in 10% MW gehalten wurden, in 100% MW übertragen wurden, stieg der osmotische Druck der HL weit über die für 100% MW festgestellte Gleichgewichtslage hinaus an und näherte sich dieser (also durch Abnahme) erst nach 7 Stunden; bei Übertragung von 100% auf 10% MW erfolgte entsprechend zunächst eine übernormale Abnahme des osmotischen Drucks der HL vor Erreichen des Gleichgewichts. Die Regulation der HL-Chloride erwies sich als eine Funktion der Analpapillen, da der Chloridspiegel signifikant abfiel bei Larven, die mit chemisch kautorisierten Analpapillen in niedrigen Konzentrationen gehalten wurden. Es ist anzunehmen, dass die Beschränkung des Vorkommens von Aedes taeniorhynchus-Larven auf Aussenmarschen nicht verursacht wird durch die Unfähigkeit, in Süsswasser zu überleben und sich zu entwickeln, sondern durch andere ökologische Einflüsse.

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Contribution no. 315, Florida State Division of Health, Florida Medical Entomology Laboratory, P.O. Box 520, Vero Beach, Florida 32960.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen an der Interzellularsubstanz des menschlichen Sehnengewebes

Zusammenfassung Die Interzellularsubstanz menschlicher Achillessehnen verschiedener Entwicklungs- und Altersstufen wurden elektronenmikroskopisch untersucht. Das Mengenverhältnis und die Verbindung von Fibrillen und Kittsubstanz ändern sich im Verlauf der Entwicklung. Die Fibrillendicken nehmen während der Entwicklung zu, und zwar liegen bei einem Keimling von 8 cm Scheitel-Steißlänge die Fibrillendicken im Bereich von 10–25 m, während sie bei Erwachsenen 25–140 m betragen. Bei den fetalen Stadien haben die Kurven eine geringe Schwankungsbreite und ein einziges Maximum. Bei einem 13/4jährigen Kind ist die Streuung wesentlich größer, ein deutliches Maximum ist nicht vorhanden. Die Kurven der Erwachsenen haben 2 Maxima und eine große Schwankungsbreite. Bei Anwendung der Versilberungsmethode nach Gömöri zeigen die jüngsten Stadien eine völlig unregelmäßige Außenversilberung, die während der Entwicklung über eine periodische Außenversilberung in eine periodische Innenversilberung übergeht. Bei einem 13/4Jährigen Kind ist bereits die Mehrzahl der Fibrillen innenversilbert. Nur die periodisch innenversilberten Fibrillen werden als reife Kollagenfibrillen angesehen. Für alle außenversilberten Fibrillen wird die Bezeichnung präkollagene Fibrillen vorgeschlagen. Ein Zusammenhang zwischen dem Differenzierungsablauf in der Interzellularsubstanz der menschlichen Achillessehne und der funktionellen Beanspruchung ist nachweisbar. Es besteht eine auffallende Übereinstimmung zwischen den Befunden der empirischen Gömöri-Methode und den mit einer histochemischen Perjodsäure-Silbertetrammintechnik erhobenen. Die Bedeutung dieser Untersuchungsergebnisse für das Verständnis des Wirkungsmechanismus der Gömöri-Methode wird erörtert.Die Befunde an einem Teil des kollagenen Bindegewebes lassen sich nicht ohne weiteres verallgemeinern. Wenn auch elektronenmikroskopisch einige übereinstimmende Merkmale bestehen, so sind doch zum Teil erhebliche Unterschiede vorhanden. Das gilt besonders für den Ablauf der Differenzierung. Die Verwendung der Begriffe der präkollagenen und kollagenen Faser erscheint weiterhin gerechtfertigt, da die Bestandteile dieser Faserarten auch elektronenmikroskopisch ein differentes Verhalten zeigen.Durchgeführt mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Arbeit unter Leitung von Prof. Dr. W. Schwarz.     

Elektronenmikroskopische Untersuchung über die Differenzierung der Interzellularsubstanz der menschlichen Lederhaut

Zusammenfassung Es wurde Haut aus der Bauchdecke des Menschen vom 8 cm-Keimling (Scheitel-Steiß) bis zum 82jährigen elektronenmikroskopisch untersucht.Die Differenzierung der Haut wird mit Hilfe der Kriterien Fibrillendicke, Versilberungsmodus und Verhalten der Kittsubstanz verfolgt. Die Differenzierung der Kollagenfibrillen der Haut ist bereits intrauterin abgeschlossen und entwickelt sich nur noch wenig im frühesten Kindesalter (Neugeborenes) weiter.Im Verlaufe dieser Entwicklung werden die Fibrillen dicker, die Kittsubstanz nimmt ab. Bei einem Foeten von 33,4 cm Gesamtlänge hegt der Versilberungsmodus der reifen kollagenen Fibrillen, nämlich die streng periodische Einlagerung der Silberteilchen in die D-Teile.Im hohen Alter werden die Fibrillen dünner, die periodische Innenversilberung wird ungleichmäßig und die Menge der amorphen Kittsubstanz nimmt wieder zu, wobei diese grobschollig ist. Dieser Befund wird diskutiert.Aus der Verteilungskurve der Fibrillendicken geht hervor: Die Fibrillendicken vom 8 cm-Keimling bis zum Neugeborenen schwanken zwischen 5 und 70 m. Im Laufe dieser kontinuierlichen Dickenzunahme wandert das Maximum von 10 und 20 m (Keimling 8 cm Scheitel-Steiß) bis zu 50 m (Neugeborenes). Im Erwachsenenalter schwanken die Fibrillendicken von 30–100 m mit einem Maximum bei 60 m. Im hohen Alter (72–82 Jahre) liegen die Dickenwerte zwischen 20 und 80 m mit dem Maximum zwischen 50 und 60 m.Die Querstreifungsperiode betrug im Durchschnitt 65 m.Durchgeführt mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Dissertation unter Leitung von Prof. Dr. W. Schwarz.     

Biologische Wirkungen von Höchstenergiestrahlen an Pflanzensamen

Zusammenfassung Um einen ersten Überblick über die biologische Wirksamkeit von Höchstenergiestrahlen auf lebende Objekte zu erhalten, werden Samen von Gerste undLilium regale mit 20 GeV-Protonen, 600 MeV-Protonen und zum Vergleich mit 150 kV-Röntgenstrahlen bestrahlt. Das äußerst schwierige Problem der Dosisabschätzung wird diskutiert. Offensichtlich spielen die Kernexplosionen (Sterne) für die biologische Wirkung eine besondere Rolle. Insgesamt sind die bei den Versuchen verwendeten Höchstenergiestrahlen bei schätzungsweise gleicher Energiedosis wesentlich wirksamer als Röntgenstrahlen.     

On the contractile mechanism of insect fibrillar flight muscle

Zusammenfassung Aus sinusoidalen Analysen im Frequenzbereich von 0,01–70 Hz ist es gelungen, das dynamische Verhalten des passiven Muskels durch eine Serienschaltung dreier Maxwell-Elemente zu approximieren. Die MaxwellElemente werden den im entspannten Zustand bestimmenden morphologischen Strukturen — Verbindungsfilament, Myosinfilament und H-Zone — zugeordnet. Der passive Muskel kann als ein lineares System mit konzentrierten Parametern aufgefaßt werden, da viscose Zwischenwirkungen zwischen den Actinfilamenten und den dominanten passiven Elementen vernachlässigbar klein sind. Über die aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen und Röntgenstrukturanalysen bekannten Dehnbarkeiten der einzelnen Filamentstrukturen des Muskels ist es möglich, Steifigkeitswerte für das Verbindungsfilament (1,4 (g/m), das Myosinfilament (34,2 g/m) und die H-Zone (4,6 g/m) zu bestimmen. Der elastische Modul des Myosinfilamentes, 1,5×10¹⁰ dyn/cm² ist vergleichbar mit den in der Literatur für andere natürliche Polymere angegebenen Elastizitätswerten.Für den Muskel im Zustand der Totenstarre, wo alle Myosinbrücken am Actinfilament festhalten, wird die Dehnbarkeit der H-Zone zum bestimmenden Faktor.Die Dynamik des passiven Muskels ist im beträchtlichen Maße abhängig von der Verstärkung der Restaktivität bei sehr niedrigen Ca⁺⁺-Konzentrationen. Bei zunehmender Dehnbarkeit des Myosinfilamentes wird dieser Verstärkungsfaktor größer und die resultierende Phasennacheilung wird dominant über die durch die passiven Strukturen hervorgerufene Phasenvoreilung. Bei hoher Ionenstärke wird das Myosinfilament so weich, daß die vorhandenen niedrigen Ca⁺⁺-Konzentrationen von 10^–9M, bei denen der Muskel sich normalerweise im entspannten Zustand befindet, für eine Aktivierung ausreichen; der Muskel leistet oszillatorische Arbeit.     

Quantitativ-morphologische Untersuchungen an Herzmuskelzellen von normalen und hypoxischen Ratten

Zusammenfassung Normale und hypoxische Herzmuskelzellen aus der Wand des linken Ventrikels der Ratte wurden quantitativ-morphologisch anhand von elektronenmikroskopischen Längsschnitten nach Perfusionsfixierung untersucht. In normalen Zellen waren alle Myofibrillen relaxiert, die mittlere Sarcomerlänge betrug 2,2 m. Die Schnittfläche wurde zu 55% von Myofibrillen, zu 27% von Mitochondrien und zu 18% von Grundplasma und Reticulum eingenommen. Die zwischen den Myofibrillen liegenden Mitochondrien waren längsoval und im Mittel 2,3mal so lang wie breit. Es bestand kein Unterschied zwischen subendokardial und subepikardial gelegenen Zellen.10 min nach Erstickung der Tiere waren in den sonst unauffälligen Muskelzellen die Glycogengranula vermindert. Nach 20 min führte die Hypoxie zu einer Zunahme der relativen Schnittfläche der Mitochondrien um etwa 16% und zu einer beginnenden Kontraktur der Myofibrillen (Sarcomerlänge 2,0 m). 20 min Hypoxie in Hypothermie (25–30°C intrathorakal) veränderte die normale Zellstruktur dagegen kaum. Wenn die Herzen während der 20 min dauernden Hypoxie in Normothermie mit einer procainhaltigen sauerstoff- und glucosefreien Blutersatzlösung durchspült wurden, waren die Myofibrillen relaxiert, die Schwellung der Mitochondrien dagegen wurde nicht reduziert. 30 min nach Erstickung wurde die Kontraktur stärker (Sarcomerlänge 1,7 m). Nach 60 min bildeten sich Superkontraktionsknoten, einzelne Myofibrillen waren in Höhe der I-Bänder unterbrochen. Die Cristae der Mitochondrien wichen auseinander, die Schnittfläche der Mitochondrien hatte um 27% zugenommen.Während in Normotherapie eine Asphyxie des Tieres bereits nach 10 min die Herzmuskelzellen funktionell schwer schädigt, ist die Schädigung morphologisch erst nach 20 min eindeutig. Das bedeutet, daß für die elektronenmikroskopische Präparation eine Hypoxie von unter 10 min bedeutungslos ist. Hinsichtlich der morphologischen Manifestationszeit für die Unterbrechung der Sauerstoffversorgung stimmen unsere Befunde an Herzmuskelzellen gut mit vergleichbaren Angaben an Leberzellen überein.

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Quantitative-morphological investigations of heart muscle cells of normal and asphyctic rats

Summary In heart muscle cells of the left ventricle of rats the distribution of cell organelles and their reaction to hypoxia were investigated by electron microscopy.In normal hearts fixed by perfusion with aldehydes, the mean sarcomere length was 2.2 m. 27% of the longitudinal sectional area was occupied by mitochondria, 55% by myofibrils and 18% by sarcoplasmic reticulum and ground plasm. The mitochondria situated in rows between the fibrils were oval and measured 2.3 times more in length than in width. There was no difference between cells from subendocardial and subepicardial regions.10 min hypoxia (complete occlusion of the trachea) did not affect the appearance of muscle cells but diminished the number of glycogen granules. After 20 minutes the area occupied by mitochondria was increased by 16%, the mitochondria between the myofibrils were more spherical and only 1.5 times longer than wide. The sarcomeres shortened to 2.0 m. With hypothermia (25–30°C) hypoxia of 20 minutes duration did not affect the cell structure. Perfusion of the heart by a saline solution, which contained procaine but neither oxygen nor glucose, for 20 minutes prevented shortening of the sarcomeres but not swelling of the mitochondria. 30 minutes after occlusion of the trachea the myofibrils shortened to a sarcomere length of 1.7 m. After 60 minutes irregularly and excessively contracted myofibrils appeared and some sarcomeres were interrupted at the level of the I-bands. In some of the swollen mitochondria the cristae were widely separated. The increase of the area occupied by mitochondria was 27%.Asphyxia affects heart muscle cells severely with respect to function within 10 min, but morphologically it takes 20 min before a definite effect can be noticed. As to the time after which lack of oxygen is manifested morphologically, our results are consistent with findings in liver cells.

     

Fluoreszenzmikroskopische Studien an der Kartoffelknolle

Zusammenfassung Einige in der Literatur beschriebene vitale Fluorochromierungen von Eiweißkristallen der Kartoffelknolle wurden nachgeprüft und gefunden, daß eine Fluorochromierung mit Primulin O und Thiazolgelb G in situ (an Kristallen, die in oder auf den Zellen des Schnittes liegen) nur bei toten Zellen möglich ist. Die lebende protoplasmatische Hülle verhindert eine Fluorochromierung der Eiweißwürfel.Eine Reihe von Farbstoffen (Tabelle 1) und Fluorochrome (Tabelle 2) ließen wir aus wäßriger Lösung in der Konzentration 1100 auf isolierte native Eiweißkristalle einwirken und beobachteten die Färbung und Fluorochromierung im nassen und trockenen Zustand (Naß- und Trockenfärbung).Die basischen Farbstoffe und Fluorochrome lieferten stärkere Naß- und wasserfeste Trockenfärbungen, die aber in der Mehrzahl durch 0,2 mol CaCl₂ (elektroadsorptiv) verdrängbar sind. Die Färbungen mit Methyl- und Gentianaviolett und besonders die mit Hämatoxylin ließen sich mit CaCl₂ nicht nur nicht entfärben, sondern ergaben noch zusätzlich ein ± intensives Nachdunkeln. Hier bewirkt das Metallsalz wohl nach Art einer Beize Niederschlagsbildung bzw. chemische Bindung des Farbstoffes.Die sauren Farbstoffe geben nicht nur aus saurer (Abb. 2), sondern z. T. auch aus Lösung in a. dest. Naß-, zumindest aber Trockenfärbung, welche bei einigen Farbstoffen mit Wasser auswaschbar ist, bei anderen aber nicht.Informative Versuche lieferten zumindest für lufttrockene und hitzefixierte Eiweißkristalle einen Umschlagsbereich im sauren Gebiet, was mit ihrer nukleoproteidischen Natur (Goldin et al.) und ihrem kernähnlichen Färbeverhalten in Einklang steht.Neben elektroadsorptiven und allgemeinen van der Waalschen Bindungs- und Anziehungskräften, dürften chemische Bindungen und allenfalls mechanische Porenfüllung (Kantenfluoreszenz mit Thiazolgelb G) für das leichte Zustandekommen der Anfärbungen verantwortlich sein. Voraussetzung ist die poröse Natur der Eiweißkristalle, wie sie durch die Untersuchungen von Wykoff sehr wahrscheinlich gemacht wurde.Höchst eindrucksvolle Feucht- und Trockenfluorochromierungen lassen sich mit Akridinorange NO (rot, Abb. 4), Thiazolgelb G (gelb, Abb. 3) und Primulin O (gelborange) erzielen.Herrn o. Univ.-Prof. Dr. Karl Höfler, unserem hochverehrten Lehrer, in Dankbarkeit zum 65. Geburtstag gewidmet.Herrn o. Univ.-Prof. Dr. K. Höfler, Direktor des Pflanzenphysiologischen Instituts der Universität Wien, danken wir für die bereitwillige Erlaubnis, die Mittel und Einrichtungen des Instituts zu benützen, und Herrn Dr. W. Url für die Anfertigung der Fluoreszenzaufnahmen Abb. 2 und 3 am Fluorex/Reichert (im Original auf Ansco-Farbfilm).     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen am gesunden und kariösen Dentin mit Hilfe der Abdruckmethode und der Schnittmethode an kompakter,nichtentmineralisierter Substanz

Zusammenfassung Um zur Klärung der Frage nach der Struktur der Dentingrundsubstanz und der Hofbezirke um die Dentinkanälchen beizutragen, wurden Abdrücke und Schnitte von nicht entmineralisierter Dentinsubstanz angefertigt. Auf Abdruckbildern polierter Anschliff-Flächen hebt sich der Hofbezirk durch eine glattere Oberfläche von der übrigen Dentingrundsubstanz deutlich ab. Daraus kann man schließen, daß er aus noch kleineren Bauelementen als die Dentinmatrix besteht und ein dichtes, festes Gefüge bildet. Die Dentinmatrix erscheint im Abdruck körnig. Die Schnittbilder von nicht entmineralisiertem Dentin gestatten einen tieferen Einblick in die Struktur. Im Bereich der Dentinmatrix wurden Hydroxylapatitkristallite beobachtet (Querdurchmesser 15–30 m), die oft Kollagenfasern in ihrer Längsrichtung parallel laufen. Die Kollagenfasern sind meist in kurze, fibrilläre Grundelemente mit einem Querdurchmesser im Bereich von 6–12 m ausgefasert. Die orientierte Zusammenlagerung der Kristallite und Fasergrundelemente läßt auf epitaktische Verknüpfung schließen, wie sie schon von Perdok vorausberechnet wurde.Schnittbilder von kariösem Dentin zeigen, daß sich die Karies im wesentlichen in einer Desorientierung der Kristallite und Fasern unter Auflösung der Bauelemente äußert. Ferner wurden zuweilen rhomboedrisch aussehende Karieskristallite beobachtet, die den von Hayek bei Kristallisationsversuchen gefundenen Phosphatkristallen der Formel Ca HPO₄ weitgehend ähneln. Offenbar wird dieses Phosphat bei der Karies gebildet.     

Der Sauerstoffverbrauch des Facettenauges von Calliphora erythrocephala in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Ionenmilieu

Zusammenfassung Es wird der Sauerstoffverbrauch der Retinula der Schmeißfliege (Mutante chalky) in Abhängigkeit von Lichtintensität und Temperatur sowie vom Ionenmilieu bestimmt.Die Atmungsmessungen wurden mit einem weiterentwickelten Mikrorespirometer nach Prop durchgeführt. Das neue Gerät wird ausführlich beschrieben.Der Sauerstoffverbrauch der Augen (auf Frischgewicht bezogen) ist bei Männchen und Weibchen gleich. Die Atmung steigt (bei 25° C) von 3,9 ml O₂/g × Std im Dunkeln auf maximal 8,9 ml O₂/g × Std bei Belichtung an.Die Höhe des Sauerstoffverbrauchs ist abhängig vom Alter der Imagines. Während der ersten Tage nimmt die Atmung schnell zu und nähert sich dann langsamer im Laufe der 2. Woche einem Höchstwert.Im Temperaturbereich 15–40° C wurden für den Dunkelstoffwechsel und den maximalen Hellstoffwechsel gleiche Q ₁₀- und -Werte ermittelt (Q ₁₀ 1,95, 12000 cal/Mol).Der Sauerstoffverbrauch in Abhängigkeit vom log₁₀ der Lichtintensität aufgetragen ergibt steile S-förmige Kurven, die mit steigender Versuchstemperatur zu höheren Lichtintensitäten parallel verschoben werden.Bei Erhöhung der K⁺-Ionenkonzentration sinkt der Dunkelstoffwechsel, während der maximale Hellstoffwechsel nicht beeinflußt wird. Mit steigender Kaliumkonzentration verlagern sich die S-Kurven (Sauerstoffverbrauch in Abhängigkeit vom log₁₀ der Intensität) nach rechts, mit steigender Natriumkonzentration nach links.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.Mit Unterstützung der Alexander von Humboldt-Stiftung.     

Aliesterase activity and reproduction in Blattella germanica

Aliesterase was found in all stages of Blattella germanica (L.) with the activity of oothecae being approximately 24% that of newly emerged adults. In both mated and unmated females aliesterase activity was cyclical. When applied topically to newly emerged adults, both triortho-cresyl phosphate (TOCP) and its solvent, methyl ethyl ketone (MEK) reduced aliesterase activity. Although the data were variable, it is probable that increasing the dosage from 90 to 180 g TOCP per insect increased the degree of inhibition of aliesterase. TOCP, and MEK, increased the period required by a female to produce an ootheca, increased the duration of pregnancy and decreased the hatch of nymphs from the ootheca. In these respects the effect of 90 g TOCP was greater than that caused by MEK, but increasing the dosage of TOCP to 180 g per insect had no additional effect. It is hypothesised that aliesterase(s) is associated with production of oothecae and with vitellogenesis. There was a peak of aliesterase activity in male insects approximately 14 days after emergence, but the level of activity at this time was significantly higher in mated than in unmated males.

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Zusammenfassung Aliesterase wurde in allen Stadien von Blattella germanica (L.) gefunden mit einer Aktivität der Ootheken von ungefähr 24% derjeniger frisch gehäuteter Imagines. In gepaarten wie ungepaarten Weibchen verlief die Aliesterase-Aktivität cyclisch. Sowohl Triorthokresolphosphat (TOCP) wie sein Lösungsmittel, Methyläthylketon (MEK), setzten bei topischer Applikation auf frisch gehäutete Erwachsene die Aliesterase-Aktivität herab. Obwohl die Werte schwankten, ist es wahrscheinlich, daß eine Erhöhung der TOCP-Dosis von 90 auf 180 g je Schabe den Grad der Aliesterase-Hemmung verstärkte. TOCP und MEK verlängerten die Periode, die für ein Weibchen zur Bildung einer Oothek erforderlich ist, erhöhten die Dauer der Trächtigkeit und verminderten den Schlupf der Larven aus der Oothek. Dabei war die Wirkung von 90 g TOCP in allen Fällen größer als die von MEK verursachte, aber eine Steigerung der TOCP-Dosis auf 180 g pro Schabe hatte keine zusätzliche Wirkung. Es wird vermutet, daß Aliesterase(n) mit der Bildung der Ootheken und der Dotterbildung verknüpft ist (sind). Bei männlichen Schaben besteht etwa 14 Tage nach der Häutung ein Gipfel der Aliesterase-Aktivität, jedoch liegt das Niveau der Aktivität zu dieser Zeit bei verpaarten Männchen signifikant höher als bei ungepaarten.

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This work was supported by research funds from the University of Queensland.     

Zur spektralen Empfindlichkeit des Komplexauges von Calliphora

Zusammenfassung Mit einer neuen Methode wird die spektrale Empfindlichkeit des Komplexauges von Calliphora erythrocephala im Spektralbereich zwischen 429 und 631 m bei extrem niedrigen Reizlichtstärken untersucht. Sie hat ein Maximum bei 480 m und fällt nach beiden Seiten gleichmäßig ab. Bei 631 m ist die relative Empfindlichkeit nur noch sehr gering (Abb. 5).Bei den minimalen Lichtstärken dieser Versuche wird die spektrale Empfindlichkeit des Calliphora-Auges von einem seiner beiden Rezeptorentypen allein bestimmt, nämlich vom Rezeptor des Dämmerungssehens, der im untersuchten Spektralbereich die niedrigsten Schwellen hat.Mit einer neuen Methode wird beim Calliphora-Auge die Abhängigkeit der Sehschärfe von der Wellenlänge der Reizlichter untersucht. Dazu werden diejenigen Strahlungsstärken monochromatischer Lichter gemessen, bei denen das Eintreten einer Verhaltensreaktion anzeigt, daß die Sehschärfe eine bestimmte Höhe jeweils gerade erreicht hat. Die Kehrwerte dieser Strahlungsstärken bilden die Kurve der spektralen Sehschärfe.Die spektrale Sehschärfe ist bei 631 m sechsmal höher als die spektrale Empfindlichkeit des Rezeptors für das Dämmerungssehen; sonst besteht zwischen den beiden Kurven kein gesicherter Unterschied (Abb. 8). Daraus wird geschlossen, daß der zweite, weniger empfindliche Rezeptor des Calliphora-Auges bei den höheren Lichtstärken, die zur Bestimmung der spektralen Sehschärfe nötig waren, im roten Spektralgebiet bereits tätig ist.Bei denselben Reizlichtstärken, bei denen zuvor im Verhaltensversuch jeweils die gleiche Sehschärfe festgestellt worden ist, werden die Potentialhöhen des Elektroretinogramms ausgemessen. Im Spektralbereich zwischen 449 und 590 m haben die Potentiale für alle untersuchten Wellenlängen etwa dieselbe Höhe. Bei 631 m ist das Potential erheblich höher als bei den übrigen Wellenlängen (Tabelle 1).Dieser Befund läßt sich mit der Hypothese (Autrum 1955) erklären, die Schutzpigmente des Calliphora-Auges seien für rotes Spektrallicht teilweise durchlässig: Dadurch muß bei rotem Licht die Sehschärfe geringer und das Elektroretinogramm höher werden, als es in einem Auge mit vollständig gegeneinander abgeschirmten Ommatidien der Fall wäre.Durch diesen Befund wird also gleichzeitig die von Autrum auf Grund früherer, elektrophysiologischer Ergebnisse aufgestellte Hypothese einer Rot-Durchlässigkeit der Schutzpigmente gestützt.Für die Ausführung der elektrophysiologischen Versuche und für fruchtbare Diskussion danke ich Frau I. Autrum. Die Experimente sind zum Teil mit Apparaten durchgeführt worden, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft Herrn Prof. Autrum zur Verfügung gestellt hat.     

Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen an Desmidiaceen

Zusammenfassung Die Zellwände vonMicrasterias rotata, Euastrum oblongum, Cosmarium spec. undHyalotheca dissiliens besitzen zu einem Netzwerk angeordnete Fibrillen, die vonClosterium moniliferum zeigen eine ausgesprochene Paralleltextur. Im Schnitt lassen die Zellwände einen lamellären Bau erkennen.BeiClosterium können deutlich zwei Zellwandschichten unterschieden werden, eine innere mit vorwiegend parallel zur Längsachse orientierten Fibrillen und eine äußere, deren Fibrillen senkrecht zur Längsachse verlaufen.Die Zellwände aller untersuchten Arten sind von Poren durchsetzt, die im elektronenmikroskopischen Bild eine Weite von 130–200 m aufweisen.In den Poren steckt ein in der Literatur als Porenapparat bezeichnetes Gebilde, das fürHyalotheca elektronenmikroskopisch abgebildet wird und einen Porenkanal erkennen läßt.Die Zusammensetzung der Hüllgallerte vonHyalotheca aus einzelnen Gallertprismen, die von den Poren ihren Ausgang nehmen, kann auch elektronenmikroskopisch nachgewiesen werden.Mit 32 Textabbildungen