Lernen und Gedächtnis: Zelluläre und molekulare Grundlagen

Learning and memory are a key issue of current neuroscience research. Scientists from several disciplines have suggested that the processes of learning and memory are encoded via activity‐dependent changes in the strength of the synapse. As a result of this focus, a huge amount of effort has been invested in the understanding of cellular and molecular mechanisms behind these changes in synaptic efficacy. One phenomenon is that after repeated paring or high‐frequency stimulation synapses can be potentiated and that this enhancement of synaptic strength can last from hours to days (the so called long term potentiation, LTP). Apart from these functional changes it has recently been shown that structural changes at a synapse or in the number of synapses can be correlated with activity‐dependent processes involved in long‐term memory storage. A promising candidate molecule to link changes in function to changes in structure is the nerve‐growth factor BDNF (brain derived neurotrophic factor)     

CO2-Gaswechsel und Transpiration von Sonnen- und Schattenblättern bei unterschiedlichen Strahlungsqualitäten

Mit einem tragbaren digitalen Spektralphotometer werden im Schatten-und Sonnenblattbereich einer Buchenkrone (Fagus sylvatica L.) die Photonenbestrahlungsstärken in Abhängigkeit von der Wellenlänge der sichtbaren Strahlung (403 bis 712 nm) ermittelt und im Klimaraum bei energiegleicher roter (Max. 660 bis 680 nm), grüner (Max. 520 bis 580 nm) und blauer (Max. 420 bis 470 nm) Strahlung die CO₂-Aufnahme bzw. -Abgabe und Transpiration von Blättern aus diesen Kronenbereichen gemessen. Die im Schattenbereich der Krone aufgezeichneten Spektralkurven zeigen ein ausgeprägtes Energiemaximum zwischen 540 und 600 nm; bei diesen Wellenlängen kann die Strahlung um 35 % energiereicher sein als bei 460 bis 510 nm und 630 bis 680 nm. In Nähe der Sonnenblätter steigen die spektralen Photonenbestrahlungsstärken angenähert linear von 403 bis 712 nm an. Bei grüner Strahlung geringer Intensität (0 bis 60 μ einsteins · m^?2 · s^?1) sind die CO₂-Nettoassimilationsraten beider Blattypen kleiner als bei roter und blauer; diese Depression fällt bei den Sonnenblättern (70 % weniger) stärker ins Gewicht als bei den Schattenblättern (36 % weniger). Der Strahlungskompensationspunkt des CO^2-Gaswechsels der Sonnenblätter liegt unter grüner Bestrahlung deutlich höher (25 ± 5 μ einsteins · m^?2 · s^?1, Bezugsgröße: Trokkengewicht). Dagegen wird die Photosynthesebilanz der Schattenblätter in allen drei Fällen schon bei 5 ± 3 μ einsteins · m^?2 · s^?1 positiv. Beide Blattypen transpirieren unter grüner Strahlung weniger als unter roter und blauer. Es muß angenommen werden, daß sich aus der qualitativen Änderung der Strahlung im Schattenblattbereich insgesamt für Wasserhaushalt und Stoffproduktion der Buche kein erheblicher Nachteil ergibt.     

Der Anionenmetabolismus in stärkehaltigen und stärkefreien Schliefbzellprotoplasten

Mit isolierten und gereinigten stärkehaltigen (Vicia faba) und stärkefreien (Allium cepa) Schließzellprotoplasten wurde der Anionenmetabolismus in Abhängigkeit von der Volumenregulation der Protoplasten untersucht. Es wurden die Korrelation von Malatsynthese und dem Anschwellen in stärkehaltigen sowie der Blockierung dieser Korrelation in stärkefreien Schließzellprotoplasten gezeigt. Die Untersuchung der CO₂-Fixierung und des Stärkemetabolismus ergab, daß die Licht-unabhängige und schnelle Stärkeakkumulation in den Protoplasten von Vicia auf eine CO₂-Fixierung durch die PEP-Carboxylase zurückzuführen ist, wobei das entstandene Malat auf dem Weg der Gluconeogenese zur Stärke umgewandelt werden dürfte. Die schnelle, K+-induzierte Volumenzunahme der Schließzellprotoplasten, die von einer Malatsynthese und einem Stärkeabbau begleitet ist, weist auf ein enges Stärke-Malat-Gleichgewicht hin. Umgekehrt werden nach Reduzierung der Kationenkonzentration ein Anschwellen der Protoplasten (Vicia) und somit eine Stärkemobilisierung zum Malat verhindert. Ein Modell wurde aufgestellt, um einen Beitrag zur Klärung der Rolle des Malats und den Ort seiner Synthese in den stärkehaltigen und stärkefreien Schließzellprotoplasten zu liefern.     

Konformationsänderungen vor und nach DNA-synthese verstärken zellgenetisch letale strahlenschäden

Chinese hamster ovary fibroblasts were synchronized by mitotic selection and showed cytogenetic lethally acting radiation damages, which depended on age at irradiation time. The development of cell cultures was followed by counting of the killed cells in the 3rd daughter generation of the irradiated ones and by evaluation of the colony size spectra 73.5 h after innoculation. At a dose of 300 rads two narrow but high peaks of radiation sensitivity were induced, which appeared at the beginning and at the end of the S-phase of the cell cycle and therefore are reduced to conformation changes of the DNA. Consequently the DNA-super-structures linking pieces of the nucleoprotein-fibre during fastening to, and detaching from, the nuclear membrane are assumed to be the loci of the increased radiation sensitivity.     

Quantitative Unterschiede des Gefäß-Hydrosystems und seiner accessorischen Gewebe in Wurzeln und Stämmen von Bäumen,Beispiel Populus

1. Untersucht wurden die quantitativen Unterschiede des Gefäß-Hydrosystems und seiner accessorischen Gewebe in Wurzeln und Stamm, Beispiel Populus. 2. Das Gefäß-Hydrosystem und seine accessorischen Gewebe sind in den Wurzeln quantitativ wesentlich stärker ausgebildet als im Stamm. 3. Das Wurzelwerk erweist sich als Wasserspeicher, aus dem der Wasserverlust durch die Transpiration zunachst ersetzt wird, bevor der Transpirationssog auf die Saugwurzeln durchschlagt. 4. Das Wurzelwerk ist der Hauptort für das Zustandekommen der osmotischen Wasserverschiebung als zweitem Prinzip des Wassersteigens.     

Plastiden und Zellkern im Zwiegespräch

Plastids and nucleus talk Plant cells possess plastids having a small genome containing information for biosynthesis of central proteins of the photosynthetic apparatus. Most components of the photosynthetic apparatus are however encoded by the nuclear genome. This constellation requires intensive communication between the two compartments. Plastids produce continuously signals such as reactive oxygen species and tetrapyrrol biosynthesis intermediates informing about their functionality. RNA‐binding proteins might be involved in transduction of information from plastids to the nucleus.