Die Anwendung flüssiger Emulsionen bei autoradiographischen Untersuchungen mit H3-markierten Substanzen

Zusammenfassung In der Arbeit wird die Anwendung flüssiger Emulsionen in Gel-Form bei der Herstellung von Autoradiogrammen zum Nachweis H³-markierter Substanzen beschrieben.Die Vor- und Nachteile von Emulsionen unterschiedlicher Empfindlichkeit und verschiedenen Silberkorndurchmessers werden besprochen.An Hand von Abbildungen kann gezeigt werden, daß mit flüssigen Emulsionen bei leichterer Anwendbarkeit und zeitsparender Technik die gleichen Ergebnisse erhalten werden können wie mit der Stripping-Film-Technik.Mit 5 Textabbildungen     

Vergleichende Untersuchungen über die Temperatur der Bienen- und Drohnenbrut

Zusammenfassung Aus der topographischen Anordnung der Brutnester der Arbeitsbienen und Drohnen wird eine verschiedene Bruttemperatur vermutet. Mit Hilfe der thermoelektrischen Methode und photographischer Registrierung konnte die Temperatur von Drohnen- und Bienenbrutzellen an herausgenommenen Waben- und im intakten Stock gemessen werden. Aus den Messungen ergibt sich, daß die Bruttemperatur der Drohnen im Mittel um 0,5° niedriger ist bei Bestimmung an der herausgenommenen Wabe; im intakten Stock beträgt die Differenz 0,3°. Eine bestimmte Bruttemperatur für Drohnen und Arbeitsbienen konnte nicht festgestellt werden, sondern die Werte überschneiden sich.     

Der Sauerstoffverbrauch der Insektenretina im Licht und im Dunkeln

Zusammenfassung Mit Mikromethoden wird der Sauerstoffverbrauch der ganglienzellfreien Retinulae von Calliphora, Apis, Locusta und Periplaneta im Dunkeln und unter dem Einfluß von Licht gemessen.In den Retinulae von Calliphora (Versuchstemperatur 25°) und Apis (34° C) steigt der Sauerstoffverbrauch unmittelbar bei Belichtung; die Steigerung hält an, solange Licht einwirkt.Bei Locusta und Periplaneta steigt der Sauerstoffverbrauch nicht während sondern nach der Belichtung. Das gleiche ist bei Apis bei einer Versuchstemperatur von 25° der Fall. Die normale Körpertemperatur im Kopf der Biene liegt zwischen 27° und 38°.Es wird angenommen, daß die Zunahme des Sauerstoffverbrauches bei bzw. nach Belichtung mit den regenerativen Leistungen der Sehzellen zusammenhängt. In elektrophysiologischen Versuchen ist (früher) gezeigt worden, daß die Regeneration der normalen Empfindlichkeit (Dunkeladaptation) nach Lichtreizen bei Calliphora und Apis außerordentlich schnell (in wenigen Millisekunden), bei Locusta und Periplaneta sehr langsam (bis zu 30 min) verläuft. Diese Unterschiede im Adaptationsverlauf spiegeln sich in der zeitlichen Beziehung zwischen Belichtung und Sauerstoffmehrverbrauch wider.Nach Vergiftung mit KCN ist die Atmung im Dunkeln bei Calliphora gänzlich, bei Locusta aber nur zum Teil gehemmt. In beiden Fällen tritt auch nach Vergiftung mit KCN bei Belichtung ein zusätzlicher Sauerstoffverbrauch auf.In Homogenaten von der Retinula nimmt die von der Belichtung abhängige Atmung mit steigendem p_H zu. Ein p_H-Maximum der Atmung existiert nicht.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Übertragungseigenschaften der Sehzelle der SchmeißfliegeCalliphora erythrocephala

Zusammenfassung In der Lamina ganglionaris vonCalliphora erythrocephala läßt sich bei der Ableitung aus dem Axon einer Sehzelle die Summation abgeschwächter Belichtungspotentiale aus den in einem Neuroommatidium vereinten Sehzellen nachweisen. Eine Analyse des Axonpotentials bei sinusförmig moduliertem Licht mit einem Modulationsgrad von 16% ergibt, daß durch die Summation die dem Belichtungspotential überlagerten rezeptoreigenen Störungen reduziert werden. Dies läßt sich nicht mit einem Tiefpaß erklären, sondern beruht auf den verschiedenen Gesetzmäßigkeiten, denen die Summation von Signalen und Störungen folgt, wie abgeleitet wird. Das Signal-Störungs-Verhältnis wird im Axon um den Faktor 6 gegenüber dem Soma der einzelnen Sehzelle verbessert. Bei niedrigen Beleuchtungs-intensitäten findet sich eine geringere Abschwächung der Belichtungspotentiale, so da/sB die summierte Signalamplitude im Axon gegenüber dem Soma vergrößert wird. Das entspricht einer Kontrastverstärkung. Die Verbesserung des Signal-Störungs-Verhältnisses und die Kontrastverstarkung zusammen ergeben eine um das mindestens 10fache höhere Empfindlichkeit für das System aus den Sehzellen 1–6 gegenüber der 7. und 8. Sehzelle (bei einem Vergleich auf der Ebene der Lamina ganglionaris).

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Transfer characteristics of the visual cell ofCalliphora erythrocephala 3. Improvement of the signal-to-noise ratio by presynaptic summation in the lamina ganglionaris

Summary In the lamina ganglionaris ofCalliphora erythrocephala intracellular recordings from the axon of a visual cell show that there is a summation of the attenuated receptor potentials of the visual cells contained within one cartridge. An analysis of the axon potential under sinusoidally modulated light (modulation degree 16%) reveals that the summation reduces the intrinsic noise of a receptor that is superimposed on the receptor potential. This reduction cannot be explained by a frequency response with a low frequency cutt off but by the different laws of summation for the signal and the noise. The signal-to-noise ratio is 6 times better in the axon than in the soma of a single visual cell. The receptor potentials are more weakly attenuated at low intensities, so that the summarized amplitude of the signal in the axon as compared to the soma is increased. This is equivalent to a contrast amplification. The improvement of the signal-to-noise ratio and the contrast-amplification leads to a sensitivity at least 10 times greater for the system of the visual cells 1–6 than for the visual cells 7 and 8 when these are compared on the level of the lamina ganglionaris.

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Die Experimente wurden mit Sachmitteln durchgeführt, die Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. H. Autrum von der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt wurden.     

Acetaldehyd als Indicator für die Regulation von Atmung und Gärung bei der aeroben Vergärung von Glucose durch Saccharomyces cerevisiae

Zusammenfassung Während der aeroben Vergärung von Glucose wurde die Konzentration von Acetaldehyd im Gärmedium über den gesamten Gärablauf bei mehreren Stämmen von Saccharomyces cerevisiae verfolgt. Die Aldehydkonzentration weist bei Glucosekonzentrationen zwischen 5 und 20% zwei Maxima auf. Damit ist der Konzentrationsverlauf von Acetaldehyd aerob wesentlich anders als bei der anaeroben Gärung, mit nur einem meist niedrigen Maximum. 10^-3 M Azid hemmt die Bildung von Acetaldehyd ganz oder weitgehend. Das deutet auf die Funktion bzw. Synthese der Cytochrome, die in Gegenwart von Sauerstoff offensichtlich auch bei hohen Glucosekonzentrationen nicht vollständig reprimiert werden. Der durch die Atmung bedingte Wasserstoffabfluß führt zu höheren Aldehydkonzentrationen. Der in der logarithmischen Wachstumsphase vorwiegend fermentative Stoffwechsel überlagert mit seiner starken Wasserstoffproduktion die Atmung, was zum Auftreten von zwei Aldehydmaxima führt. Die Regulation der Acetaldehydbildung während der aerohen Gärung wird eingehend diskutiert und zeigt, daß Acetaldehyd als Indicator für die Induktion und Funktion der Atmungsenzyme geeignet ist.

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Acetaldehyde as an indicator for the regulation of respiration and fermentation during aerobic fermentation of glucose by Saccharomyces cerevisiae

Summary During fermentation of glucose by the yeast Saccharomyces cerevisiae small amounts of acetaldehyde are formed. Anaerobically, acetaldehyde accumulates in the medium, showing only one maximum of ca. 10–30 mg/l in the logarithmic growth phase.During aerobic fermentation, acetaldehyde is formed in higher amounts (160 mg/l) and two maxima are observed. Both maxima appear in glucose concentrations varying from 5–20%. The addition of azide, which inhibits respiration results in a loss of acetaldehyde production. Therefore it is assumed, that the enzymes of the respiratory chain are involved in the formation of acetaldehyde and that acetaldehyde production is caused by induction and function of cytochromes under the influence of oxygen. Various yeast strains differ in their ability of acetaldehyde production. The characteristic appearance of two aldehyde maxima is explained by exceeding hydrogen production in the logarithmic phase of growth, where the fermentation suppresses the influence of respiration on aldehyde production. The regulation of the formation of acetaldehyde during aerobic fermentation is thoroughly discussed showing that acetaldehyde can serve as an indicator for the activity of respiration enzymes in yeast.

     

Isolierung und Charakterisierung von Reaktionszentren aus Rhodospirillum rubrum

Chromatophoren wurden aus der grünen Mutante von R. rubrum (G 9+), die nur wenig Carotinoide enthält, hergestellt. Reaktionszentren (RC) wurden durch Behandlung mit dem zwitterionischen Detergens LDAO aus der Membran herausgelöst. Die Reinigung erfolgte durch Gelfiltration (Sepharose 6 B) und Ionenaustauschchromatographie (DEAE-Cellulose). Die gereinigten RCs zeigen bei der SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese drei Proteinuntereinheiten mit den Molekulargewichten von 21 000, 24 000 und 29 000. Die photochemische Aktivität des Protein-Pigment-Komplexes konnte durch das reversible Ausbleichen der Absorptionsbande bei 865 nm bei seitlicher Beleuchtung mit Licht der Wellenlänge 368 nm verfolgt werden. Die “Außenseite” der Chromatophorenmembran wurde mit Jod 131 markiert. Anschließend wurden die RC herausgelöst. Die Resultate nach der Gelelektrophorese zeigen, daß nur die größte Untereinheit von der Chromatophorenaußenseite her zugänglich ist. Unterstützt durch SNF, Projekt 3.1560.73. Das Spektrophotometer DW-2 konnte dank der Unterstützung durch die Fritz Hoffmann-La Roche-Stiftung angeschafft werden.     

Über den Einfluss der Bewegungsrichtung der Basilarmembran auf die Ausbildung der Cochlea-Potentiale von Strix varia (Barton) und Melopsittacus undulatus (Shaw)

Zusammenfassung Die vom runden Fenster abgeleiteten Cochlea-Potentiale von Barred Owl (Strix varia) und Wellensittich (Melopsittacus undulatus) werden in einer ursprünglich für Säuger entwickelten Apparatur untersucht. Verbesserungen der schon früher erarbeiteten präparativen Technik für Kleinvögel werden angegeben.Die Cochlea-Potentiale der Eule werden in ihrer Abhängigkeit von Intensität, Dauer und Polarität (Phase) eines ursprünglich rechteckigen Reizimpulses dargestellt. Nur die Stärke des Klicks hat einen wesentlichen Einfluß auf ihre Ausbildung; dies stimmt mit den Beobachtungen an Säugern überein.Nur die Mikrophon-Komponente der elektrischen Schwankungen im Innenohr des Wellensittichs verhält sich wie bei Eule und Säuger. Die auf die Entladungen von Nervenzellen zurückgeführte Komponente N₁ zeigt eine gründlich verschiedene Empfindlichkeit für die Dauer und die Phase des Reizes. Ähnliche Verhältnisse scheinen nach älteren Untersuchungen bei der Taube zu bestehen.In der Diskussion werden die Unterschiede zwischen Sittich (und Taube) einerseits, Eule (und Säuger) andererseits in Parallele zur Größenentwicklung von Cochlea und Fußplatte des Gehörknöchelchens gesetzt.Zur Erklärung der Empfindlichkeit der nervösen Entladungen für die sich mit der Reizdauer und -phase ändernde Bewegungsweise der Basilarmembran wird angenommen, daß die Verlagerung der Haarzellen zum ovalen Fenster erregend, in entgegengesetzter Richtung hemmend wirkt. Bei kurzen Reizen tritt Interferenz beider Wirkungen auf.Ermöglicht durch ein Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Rezeptorrauschen und Informationskapazität der Sehzellen vonCalliphora erythrocephala undPeriplaneta americana

Zusammenfassung Die mittlere, effektive Rauschamplitude des Belichtungspotentials wird im Soma der Sehzellen vonCalliphora erythrocephala undPeriplaneta americana in Abhängigkeit von der Lichtintensität gemessen. Sie nimmt mit ansteigender Intensität ab. Für eine Intensitätsspanne von 11000 beträgt sie fürCalliphora erythrocephala 0,440,26 mV und fürPeriplaneta americana 0,670,16 mV. Die Amplitudenverteilung des Rauschens ist gaußförmig. Der Einfluß auf die Informationskapazität (bit/sec) wird für verschiedene Kontrastverteilungen diskutiert; die Informationskapazität ist bei geringen mittleren Lichtintensitäten im Soma der Sehzellen vonCalliphora erythrocephala gering, d.h. bei geringen Beleuchtungsstärken werden Kontraste aus der Umwelt nur schlecht übertragen. In den Axonen der Sehzellen 1–6 wird jedoch durch die präsynaptische Summation der Belichtungspotentiale die Übertragung von Kontrasten gerade bei geringen Beleuchtungsstärken erheblich verbessert (Abb. 5). Die Informationskapazitäten im Soma der Sehzellen vonCalliphora erythrocephala undPeriplaneta americana werden verglichen; die Leistung der Sehzellen bei der Übertragung von Kontrasten vor allem bei geringen Beleuchtungsstärken ist beiPeriplaneta americana erheblich schlechter als beiCalliphora erythrocephala.

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Inherent noise and information capacity in the visual cells ofCalliphora erythrocephala andPeriplaneta americana

Summary When the receptor potential from the soma of the visual cells ofCalliphora erythrocephala andPeriplaneta americana is measured we distinguish the r.m.s. voltage of the noise in dependence on the stimulus light intensity. The r.m.s. voltage of the noise decreases with increasing light intensity. The values for an intensity range of 11000 are 0.440.26 mV forCalliphora erythrocephala and 0.670.16 mV forPeriplaneta americana. The amplitude of the inherent receptor noise has a Gaussian Distribution. The influence on the information capacity of the visual cell is discussed for different contrast distributions as stimulus pattern. The information capacity is decreased at low mean light intensities inCalliphora erythrocephala visual-cell somata, i.e. environmental contrasts are transmitted only weakly at low illuminations. In the axons of visual cells 1–6, however, the transmission of contrasts especially at low illumination intensities is considerably improved by the presynaptie summation of receptor potentials (Fig. 5). The information capacities in the visual cell somata ofCalliphora erythrocephala andPeriplaneta americana are compared; the efficiency of visual cells during the transmission of contrasts, especially at low illumination intensities, is far worse inPeriplaneta than inCalliphora.

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Die Experimente wurden mit Sachmitteln durchgeführt, die Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. H. Autrum von der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt wurden.     

Untersuchungen Über Die Lichtabhängige Carotinoidsynthese

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde als erster Schritt zur Identifizierung des für die lichtabhängige Carotinoidsynthese verantwortlichen Acceptors ein genaues Wirkungsspektrum der Lichtinduktion bei Fusarium aquaeductuum aufgenommen.Als Voraussetzung dafür wurde nach den Bedingungen für eine optimale Ausnützung der Lichtinduktion zur Farbstoffbildung gesucht. Es konnte gezeigt werden, daß Glucosefütterung eine wahrscheinlich durch Abnahme der Carotinoidvorstufen bedingte Begrenzung der Pigmentsynthese verhindert. Die Menge der nach der Lichtinduktion gebildeten Carotinoide ist über einen Bereich von zwei Zehnerpotenzen vom Logarithmus der eingestrahlten Lichtmenge abhängig; dabei ist im ganzen untersuchten Bereich die Produktenregel gültig.Die Farbstoffbildung kann nur durch kurzwellige Strahlung unterhalb 520 nm induziert werden. Das Wirkungsspektrum zeigt zwei Maxima bei 375/380 nm und 450/455 nm, eine Schulter bei 430-440nm, sowie ein kleineres Maximum oder eine deutlich ausgeprägte Schulter zwischen 470 und 480 nm.Auf Grund der Ähnlichkeit des ermittelten Wirkungsspektrums mit den Absorptionsspektren von Flavoproteiden wird angenommen, daß der Lichtacceptor für die lichtabhängige Carotinoidsynthese sehr wahrscheinlich ein Flavoproteid ist; Versuchsergebnisse anderer Autoren an verschiedenen Organismen sprechen ebenfalls für diese Annahme. Das vorliegende Wirkungsspektrum ist mit dem des Phototropismus von Phycomyces-Sporangienträgern und von Avena-Koleoptilen praktisch identisch; es wird deshalb die Möglichkeit erörtert, ob nicht für alle Entwicklungs- und Bewegungsvorgänge, die durch kurzwellige Strahlung induziert werden, der gleiche Lichtacceptor verantwortlich sein könnte.

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Light-dependent carotenoid synthesisI. Action spectrum of photoinduction in Fusarium aquaeductuum

Summary As a first step towards the identification of the photoreceptor responsible for the light-dependent carotenoid synthesis, this paper presents an accurate action spectrum of photoinduction in Fusarium aquaeductuum.As a prerequisite for the determination of the spectrum the optimal conditions for the light-dependent synthesis of pigments were studied. Addition of glucose after illumination enhances the amount of pigment produced in the following darkness, indicating that the limiting factor for pigment formation may be a deficiency of carotenoid precursors. The amount of pigments produced depends on the logarithm of the incident light over a 100 fold range. The reciprocity law holds true over a wide range of time and light intensity.Carotenoid synthesis is induced only by light with wavelength shorter than 520 nm. The action spectrum has maxima at 375/380 nm and 450/455 nm, one shoulder at 430/440 nm and a further shoulder (or possibly a third maximum) between 470 and 480 nm.From this action spectrum carotenoids can be ruled out as possible photoreceptors. The spectrum resembles the absorption spectra of certain flavoproteins. It is therefore concluded that a flavoprotein is the acting photoreceptor; data of other investigators with different organisms also support this conclusion. The action spectrum presented also resembles the spectra of phototropism in Phycomyces-sporangiophores and Avena-coleoptiles; therefore, the possibility is discussed that the same photoreceptor might be acting in all cases in which development and movements are mediated by light of short wavelength.

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Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. E. Bünning, zum 60. Geburtstag in Dankbarkeit gewidmet.     

Hell-und Dunkeladaptation der Augen vonPieris brassicae L. (Lepidoptera)

Summary The compound eyes ofPieris brassicae L. have a tiered retina. During light and dark adaptation, ultrastructural changes have been observed throughout the length of the ommatidia in the latero-ventral region of the eyes. These changes have been quantitated by mapping at distinct levels of the ommatidia, and plotted as histograms. Both in visual cells and secondary pigment cells and at the attachment region between crystalline cone and rhabdome such ultrastructural changes have been found to be correlated to the state of adaptation.Distal and proximal photoreceptor cells show different adaptation mechanisms. Whereas the distal cells show a clear pupil mechanism in their distal parts, there is only very little horizontal movement of pigment granules in the proximal cells. In the proximal cells, multivesicular bodies (MVB) are always abundant, while in the distal cells their number is small and increases slightly during light adaptation. In the proximal cells light adaptation causes pigment granules, located in the distal process, to move proximally. Increasing the light intensity from 160 to 1600 W/cm² results in more intense migration of pigments.In the secondary pigment cells, a slight but significant distal movement of pigment granules is observed at high light intensity. If continued this condition causes the granules to aggregate in the vicinity of the apical cell membrane, and to move up to the distal inflated extensions of the distal processes formed by these cells. In dark adapted eyes, these processes are nearly devoid of pigment and the pigment granules beneath the apical membrane disperse. In addition to these structural changes, there is a tendency for retinal movements at the attachment from crystalline cone to rhabdome. — The various adaptation mechanisms are not equally well developed in different regions of the compound eye.

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Hell-und Dunkeladaptation der Augen vonPieris brassicae L. (Lepidoptera)

Zusammenfassung Die Retina vonPieris brassicae L. ist mehrreihig. Erstmals wurden feinstrukturelle Veränderungen während der Hell und Dunkeladaptation über die gesamte Länge der Ommatidien des latero-ventralen Augenbereichs anhand von Kartierungen in vergleichbaren Höhen der Ommatidien untersucht und in Histogrammen wiedergegeben. — Sowohl in den Sehzellen als auch Nebenpigmentzellen und am Übergang von Kristallkegel zum Rhabdom wurden feinstrukturelle Veränderungen in Korrelation mit der Adaptation gefunden.Die Adaptation erfolgt bei distalen und proximalen Sehzellen jeweils auf andere Art. Während die distalen Sehzellen in ihrem distalsten Bereich sehr gut die Pupillenreaktion zeigen, adaptieren die proximalen Sehzellen nur geringfügig mit horizontaler Pigmentwanderung. Auch die Anzahl der multivesikulären Körper (MVB), die in den proximalen Sehzellen immer groß ist, steigt bei Helladaptation (HA) nur in den distalen Sehzellen etwas an. In den proximalen Sehzellen wandern die Pigmentgranula bei HA geringfügig aus dem distalen Fortsatz dieser Sehzellen proximalwärts. Intensitätssteigerung auf das 10fache (von 160 auf 1600W/cm²) bewirkt eine Verstärkung der genannten Pigmentwanderungs-Reaktionen in den Sehzellen.Die Granula der Nebenpigmentzellen wandern bei HA mit starker Intensität etwas distalwärts. — Bei starker langer HA häufen sich diese Granula unter der apikalen Membran dieser Nebenpigmentzellen und wandern bis in die distalen kleinen Erweiterungen der distalen Fortsätze dieser Zellen. Bei Dunkeladaptation (DA) sind diese Fortsätze nahezu frei von Pigment; unter der apikalen Zellmembran verteilen sich die Pigmente locker. Außerdem besteht am Übergang von Kristallkegel zu Rhabdom die Tendenz zur Retinomotorik. — In den verschiedenen Augenbereichen erfolgen die genannten Adaptationsreaktionen unterschiedlich gut.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Stiftung Volkswagenwerk

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Herrn Prof. Dr. Kurt Hamdorf (Bochum) danken wir für kritische Diskussion und Fräulein Althaus für die graphischen Darstellungen     

Zur Analyse der Belichtungspotentiale des Insektenauges

Zusammenfassung Bei Calliphora erythrocephala wurden die Belichtungspotentiale nach schrittweiser, operativer Entfernung der optischen Ganglien untersucht. Es wurde eine Reihe von Belichtungspotentialen erhalten, deren positive Anteile mehr und mehr zurücktreten, je mehr von den optischen Ganglien entfernt ist.Das Belichtungspotential der, isolierten Retina ist monophasisch und rein negativ (Abb. 13). Es gleicht in seiner Form den Kurven, die sich beim intakten Auge aus der Höhe der Aus-Effekte in Abhängigkeit von der Reizdauer ergeben, und den monophasischen Potentialen, wie sie bei Insekten mit geringem zeitlichem Auflösungsvermögen des Auges (Dytiscus, Tachycines) und bei Limulus gefunden wurden.Das diphasische Belichtungspotential von Calliphora und der Imago von Aeschna kommt durch das Zusammenwirken einer negativen, retinalen und einer oder mehrerer positiver, aus den optischen Ganglien stammender Komponenten zustande.Das negative Potential der Retina ist das Generator- und Steuerpotential für die positiven ganglionären Potentiale.Die positiven Komponenten entstehen im wesentlichen im Ganglion opticum I, und zwar mit großer Wahrscheinlichkeit die schnellen Phasen in den Lokalzellen der inneren Körnerschicht, die langsamen in den Ganglienzellen der äußeren Körnerschicht.Den positiven, ganglionären Potentialen wird eine restitutive Wirkung auf die infolge des Lichtreizes depolarisierten Sinneszellen der Retina zugeschrieben.Bei Aeschna cyanea nähert sich während der larvalen Entwicklung die Lamina ganglionaris (= Ganglion opticum I) der Retina (Abb. 19). Parallel mit dieser Annäherung geht das zunächst monophasische Belichtungspotential der jungen Larve in ein diphasisches über, das am vollkommensten bei der Imago ausgebildet ist. Zugleich nimmt die Trägheit des Auges ab (Verschmelzungsfrequenz bei der jungen Larve 40, bei der Imago 170 Lichtreize/sec).Für die Primärvorgänge im Auge der Insekten lassen sich folgende Annahmen durch die Versuchsergebnisse begründen : Der Initialvorgang ist die Lichtabsorption in einem Sehstoff. Dieser zerfällt bei Belichtung nicht. Die Empfindlichkeit der Sehzellen (ihr Adaptationszustand) hängt nicht — wie bei den Wirbeltieren — von der vorhandenen Menge an Sehsubstanzen ab, sondern von dem Abstand des Erregungsniveaus der Retinazellen vom Ruhewert. Die Höhe des Erregungsniveaus ist durch die Höhe des negativen Potentials der Retinazellen meßbar. Bei gleicher Reizintensität stellt sich nach einer gewissen Reizdauer stets die gleiche Höhe des Erregungsniveaus ein. Dieser Adaptationsvorgang kann durch restitutive (repolarisierende) Potentiale erheblich beschleunigt werden. Sie entstehen wahrscheinlich in der Lamina ganglionaris und breiten sich elektrotonisch retinawärts aus. Diese elektrotonischen Potentiale haben an den Sinneszellen selbst nur dann eine ausreichende Größe, wenn der Abstand zwischen Retina und Lamina ganglionaris klein ist.Die Untersuchungen wurden mit Unterstützung der Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft durchgeführt. Wir danken ferner Herrn Prof. Dr. R. W. Pohl, der in der Werkstatt des I. Physikalischen Institutes der Universität Göttingen Apparate für den Versuchsaufbau herstellen ließ.     

Mikrospektralphotometrische Untersuchungen zum Speichermechanismus des kationischen Farbstoffes Chrysoidin durch die lebende und tote Pflanzenzelle

Wie aus Elektrophorese- und spektralphotometrischen Untersuchungen hervorgeht, liegt der kationische Farbstoff Chrysoidin G, je nach dem pH-Wert der wäßrigen Farblösungen, als I-, II-, III- und IV-wertiges Kation und elektroneutrales Farbbasenmolekül vor. Von physiologischer Bedeutung ist nur das I-wertige Kation und das Farbbasenmolekül. Die Unabhängigkeit der Absorptionsmaxima wäßriger Farbstofflösungen mit konstantem pH-Wert von der Farbstoffkonzentration deutet darauf hin, daß Chrysoidin keine Assoziate bildet. In organischen Lösungsmitteln ergibt Chrysoidin G je nach dem Grad der Polarität des Solvens und dem pH-Wert der wäßrigen Phase bei Ausschüttelungs-versuchen unterschiedliche Absorptionskurven. Natriumnucleinat bedingt eine negative Metachromasie; die jeweilige Lage des Maximums wird von der Natriumnucleinatkonzentration bestimmt. Rutin übt keinen wahrnehmbaren Einfluß auf das Absorptionsspektrum aus. Nach einer Vitalfärbung von Oberepidermiszellen der Schuppenblätter von Allium cepa mit Chrysoidin G zeigen das diffus gefärbte Plasma und die darin auftretenden gelben Kugeln übereinstimmende Absorptionsspektren mit einem breiten Bandenmaximum bei ? 420 nm. Der lebende Zellkern färbt sich nicht. Der gefärbte volle Zellsaft der Unterepidermis besitzt ein Maximum bei ? 448 nm. Aus der Lage der Absorptionsmaxima und dem Verlauf der Absorptionskurven kann geschlossen werden, daß die Färbung des lebenden Plasmas auf eine Anreicherung des einwertigen Kations und des Farbbasenmoleküls in polaren Lipoiden beruht, während es sich bei der Färbung des fixierten Zellkerns um eine Bindung des Chrysoidins an Nucleinsäuren handelt. Die Vitalfärbung des vollen Zellsaftes mit Chrysoidin G ist nicht auf den Gehalt der Vakuolen an Flavonolen zurückzuführen, sondern hängt vermutlich vom pH-Wert des Zellsaftes ab.     

Über die interspezifische Wirkung des Sexuallockstoffes von Apis mellifica und Apis cerana

Zusammenfassung In Feldversuchen an Drohnensammelplätzen wurden Königinnen von Apis mellifica und A. cerana von mellifica-Drohnen angeflogen. Die arteigene Königin wurde bei gleichzeitiger Darbietung der artfremden Königin in manchen Fällen (an Tagen mit geringer sexueller Appetenz der Drohnen) gesichert bevorzugt.Elektrophysiologisch konnten von den Porenplatten der Drohnenantennen beider Arten langsame Potentiale bei Reizung mit 9-Oxo-trans-2-decensäure (Queen substance) abgeleitet werden. Auf dieselben Riechzellen wirkt auch das Mandibeldrüsensekret von A. cerana. Bei beiden Arten standen die Wirkungen von Queen substance-Proben und von Cerana-Mandibeldrüsen zueinander im gleichen Verhältnis.Riechzellen des gleichen Typs finden sich auch auf den Antennen von Arbeiterinnen und Königinnen beider Arten. Ein anderer Riechzelltyp bei allen Kasten beider Arten reagiert auf den Sterzelduft von A. mellifica.

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On the interspecific effect of the sex attractant of Apis mellifica and Apis cerana

Summary In field experiments drones of Apis mellifica were attracted by queens of Apis mellifica and of A. cerana. On days of low sexual appetite the drones showed a significant preference for their own queen.In both species we recorded spikes and slow potentials from the poreplates of the drones antennae. The same type of olfactory sense cells responds to 9-oxotrans-2-decenoic acid (queen substance) and to the secretion of the mandibular gland of Apis cerana. The quantitative relationship of the effects of the queen substance probes and of the cerana-mandibular glands were the same in both species.Olfactory cells of the same type were found on the queens' and workers' antennae of both species. Another cell type common to all castes of both species responds to the scent of the Nasanov gland of A. mellifica.

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Für die freundliche Überlassung von Proben synthetischer 9-Oxo-trans-2-decensäure danken wir Herrn R. K. Callow (Rothamsted) und H. Rembold (München).     

Photoakkumulation bei Halobacíerium halobium1

Die photophobischen Reaktionen von Halobacterium halobium wurden mit Hilfe einer Populationsmethode untersucht. Step-down-Reaktionen führen zu Photoakkumulationen, während step-up-Reaktionen Entleerungen der Lichtfelder zur Folge haben. Im Weißlicht treten Photoakkumulationen bei niedrigeren und Fallenentleerungen bei höheren Beleuchtungsstärken (> 10 000 lx) auf, und zwar in Abhängigkeit von der Betriebsspannung und damit der Farbtemperatur der Quarz-Jodid-Lampen. Die Aktionsspektren der step-down- und der step-up-Reaktionen stimmen recht gut mit den von Hildebrand und Dencher (1974, 1975) ermittelten überein. Sie bestätigen die Existenz von zwei Photosystemen, PS 370 und PS 565. Doppelbelichtungsexperimente, in denen verschiedene Wellenlängen als trap- und background-Licht benutzt wurden, haben ergeben, daß die Photoakkumulationen in einer Lichtfalle von 565 nm durch eine background-Bestrah-lung von 392 nm völlig unterdrückt werden, sofern dessen Intensität den Schwellenwert der step-up-Reaktion überschreitet. Andererseits beeinflußt ein background von 565 nm die step-up-Reaktion überhaupt nicht. Triphenyl-methyl-phosphonium (TPMP+), ein Inhibitor membrangebundener Protonenpumpen, hemmt sowohl die step-up-als auch die step-down-Reaktion bei etwa den gleichen Konzentrationen, bei welchen es einen Abfall des Membranpotentials bewirkt (> 10—³ mol). Die step-down-Reaktion ist etwas empfindlicher gegen TPMP+ als die step-up-Reaktion. Diese Befunde lassen darauf schließen, daß die photophobische Reaktion von Halobacterium durch plötzliche Änderungen im steady state des Protonentransportes durch die Cytoplasmamembran verursacht werden, die ihrerseits Änderungen im Membranpotential zur Folge haben, die zum Bewegungsapparat, d. h. zu den Geißeln, geleitet werden.     

Die Beziehungen zwischen mechanischen Reizgrössen und stationären Erregungszuständen bei Borstenfeld-Sensillen von Bienen

Zusammenfassung Von der Basis mechanorezeptorischer Borstenfeld-Sensillen (Hals-Borstenfeld der Honigbiene) werden Rezeptorpotential und Nervenimpulse der einzelnen, einem Sensillum zugeordneten Sinneszelle abgeleitet. Zur Reizung des Sensillums wird die zugehörige Borste nach Richtung, Grad und Geschwindigkeit definiert abgebogen (S. 379f.).Der Bau der Sensillen und ihre Verformungen bei der Borstenabbiegung werden nach Untersuchungen von Lebend-Schnitten beschrieben (S. 354ff., 376ff.; Abb. 2–5).Aus den Formen der Aktionspotentiale und den Ableitverhältnissen wird geschlossen, daß die Impulse in einer gewissen Distanz proximal vom Ursprungsort des Rezeptorpotentials entstehen und auf der Nervenfaser in beiden Richtungen geleitet werden (S. 366ff.).Die Rezeptorelemente gehören dem phasisch-tonischen Reaktionstyp an; sie senden in der Ruhestellung keine Nervenimpulse (S. 360ff.; Abb. 7).Die Frequenz der Impulse einer gereizten Sinneszelle ist unabhängig von der Erregung der Nachbarelemente (S. 363).Im größten Teil des Arbeitsbereiches der Rezeptoren verhält sich ihre Unterschiedsempfindlichkeit etwa proportional der Temperatur (Q ₁₀ im Mittel 1,9) (S. 365f.).Die Empfindlichkeit der Sensillen ist von der Abbiegungsrichtung abhängig. Das Richtungsdiagramm ist einer Cosinus-Kurve ähnlich (S. 370ff.; Abb. 12, 13).Die Verteilung der Richtungen maximaler Empfindlichkeit innerhalb des Borstenfeldes wird beschrieben (S. 372f.; Abb. 14).Das stationäre Niveau des Rezeptorpotentials steigt in grober Annäherung proportional mit dem Abbiegungsgrad der Borsten an (Abbiegungsrichtung maximaler Empfindlichkeit); für die Impulsfrequenz gilt dasselbe nur bei kleinen Abbiegungen (S. 373ff.; Abb. 15, 16).Aus einem Vergleich der Rezeptor-Reaktionen mit dem Bau der Sensillen folgt in Hinsicht auf den Reizmechanismus: Die Längsdehnung des distalen Sinneszell-Fortsatzes, wie sie bei einer Borstenabbiegung auftritt, ist nicht reizwirksam; dagegen entspricht das Auftreten einer Erregung in allen Fällen einer Verkürzung der inneren Kontur der Gelenkmembran am Ort des Nervenfaser-Ansatzes (S. 376ff.).Dissertation der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Würzburg.Herrn Prof. Dr. H. Autrum danke ich sehr für die Anregung und die Förderung dieser Arbeit. Die Versuche wurden zum Teil mit Geräten ausgeführt, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft Herrn Prof. Autrum zur Verfügung stellte.     

49. Ingeborg Friederichsen und Horst Engel: Der Einfluß der Temperatur auf die Sporenabgabe von Sphaerobolus stellatus (Thode) Pers

Temperaturanstieg beschleunigt und verstärkt die Abschußtätigkeit der Fruchtkörper von Sphaerobolus stellatus. Im 14:10-Stunden-Kalt-Warm-Rhythmus von 12°:20 °C kommt es im Dauerlicht daher zu einer ausgeprägten Periodizität der Fruchtkörperentleerung mit Maxima in den Warmperioden. Im 12:12-Stunden-Licht-Dunkel-Wechsel verlagern sich daher die täglichen Maxima um so mehr aus den Licht- in die Dunkelperioden, je kälter es ist. Während sie bei 20° und 15 °C noch mitten in die Lichtabschnitte fallen, liegen sie bei 8 °C mitten in den Dunkelperioden. Die Untersuchungen wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.     

Optomotorische Reaktionen und Farbensinn beim Meerschweinchen

Zusammenfassung Es wird die Frage gestellt und experimentell geprüft, ob man auch bei einem Säugetier mit Hilfe der optomotorischen Reaktionen feststellen kann, ob diese Tierart einen Farbensinn besitzt oder nicht. Gerade bei den bekanntesten Säugetierarten, die schon sehr oft untersucht wurden, spricht ein Teil der Arbeiten für, ein anderer gegen das Vorhandensein eines Farbensinnes. Fast alle diese Arbeiten sind mit der Dressurmethode ausgeführt worden.Während der Versuche befindet sich das Tier in einem zylindrischen Glasbehälter, um den herum ein zweiter, mit farbigen und grauen senkrechten Streifen versehener Glaszylinder konzentrisch rotiert. Die Farben Rot, Gelb, Grün und Blau, nach Intensität und Wellenlänge geeicht, werden jeweils in Kombination mit sämtlichen Helligkeitsstufen einer 16stufigen Grau-Skala (intensitäts-geeicht und nach dem Prinzip der Konstanz der Unterschiedsschwellen zusammengestellt) durchgeprüft.Für die Einteilung der optomotorischen Reaktionen wird eine neue Nomenklatur vorgeschlagen (lokomotorische, rostromotorische und oculomotorische Reaktionen). Hier werden nur die rostromotorischen verwendet.Wird eine Farbe, z.B. Blau (s. Abb. 1) in Kombination mit der dunkelsten Graustufe dargeboten, so erfolgen die optomotorischen Reaktionen sehr stark (mit großem Winkelausschlag). Wird das Blau mit helleren Graustufen kombiniert, dann werden die Reaktionen geringer, bei Kombination mit noch hellerem Grau nimmt die Reaktionsstärke wieder zu. Hierfür gibt es nur eine mögliche Deutung: Dem Minimum der Reaktionsstärke entspricht jeweils Helligkeitsgleichheit zwischen Farbe und betreffender Graustufe für das Meerschweinchenauge. Es wird zur Kontrolle nachgeprüft, daß bei Kombination benachbarter Graustufen miteinander die optomotorischen Reaktionen fehlen. Damit ist mit Sicherheit bewiesen, daß Meerschweinchen die verwendeten Farben Rot, Gelb, Grün und Blau von allen, auch den für sie helligkeitsgleichen Graustufen unterscheiden können.Analoge Versuche mit albinotischen und grauen Hausmäusen ergaben wegen der hochgradigen motorischen Unruhe dieser Tiere keine so klaren Resultate. Bei den albinotischen Mäusen war überhaupt keine Farbunterscheidung nachweisbar, bei den grauen erschien nur die Unterscheidung von Rot und Gelb als möglich, aber nicht als völlig sicher bewiesen.Die relativen Helligkeitswerte der Farben für das Meerschweinchenauge im helladaptierten Zustande entsprechen im Prinzip der bekannten spektralen Empfindlichkeit des photopischen (Zapfen-)Apparates.     

Untersuchungen über den Nahrungserwerb der Waldameisen (Formica polyctena Foerster) im Eichenwald

Zusammenfassung Der Beuteeintrag eines Waldameisennestes erreicht im Mai ein Maximum, das in den Jahren einer Eichenwickler-Massenvermehrung nicht wesentlich höher liegt als zur Latenzzeit dieses Insekts, und hängt im Verlauf des Sommers zumindest teilweise von Witterungsbedingungen ab. Das Volumen des Kropfinhalts der einlaufenden Ameisen erreicht Höchstwerte im Frühjahr und Spätsommer, vermutlich in Abhängigkeit von der Abundanz des wichtigsten Honigtauspenders (Lachnus roboris L.). Die Konzentration der Kropfflüssigkeit an löslichen Kohlenhydraten schwankt im Verlauf des Sommers um Werte von 0,25 g/cm³ und sinkt im Herbst ab. Die Konzentration an löslichen Stickstoffverbindungen besitzt Maxima im Frühjahr und Herbst, denen Maxima der Stickstoffkonzentration im Honigtau entsprechen. Im Frühjahr ist zusätzlich der Anteil von Artikulaten-Stickstoff im Kropf erhöht.Veränderungen der Zahl der auslaufenden Ameisen, des Anteils der Amerisen, die Bäume besteigen, des Aktionsbereichs der Nester und des Eintrags von Honigtau konnten bei erhöhtem Beuteeintrag während der Eichenwicklerzeit nicht beobachtet werden. Es scheint, daß die Ameisen die Menge des eingetragenen Honigtaus und die Zahl der im Frühjahr eingetragenen Beuteobjekte durch Regulationsreaktionen in gewissem Umfang konstant halten und sich auf verschiedene Honigtauquellen oder Beutetierarten je nach deren Abundanz und Ergiebigkeit verteilen. Eine Spezialisierung auf die ergiebigste Nahrungsquelle konnte nicht nachgewiesen werden.

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Summary The amount of prey brought into the nest attains a maximum in May, which in the years of an outbreak of Tortrix viridana is not much higher than during the times of latency of this insect, and depends at least partly on weather in summer. The crop volume of foraging ants reaches maxima in spring and late summer, probably depending on the abundance of the main producer of honey-dew, Lachnus roboris L. The sugar concentration of crop fluid fluctuates around a mean of 0.25 g/cm³ in summer and decreases in autumn. The nitrogen concentration attains maxima in spring and autumn, corresponding to maxima of nitrogen concentration in honey-dew. Moreover, the quantity of arthropod nitrogen in the crop increases in spring.The larger amount of prey brought into the nest during the occurrence of Tortrix viridana does not affect the number of ants running out, the number of ants climbing trees, the ranges of activity of the nest populations as well as the quantity of honey-dew collected. Apparently ants are capable of regulating to a certain extent the quantity of honey-dew and the amount of prey collected in spring. Furthermore, they select the different sources of honey-dew or prey according to abundance and productivity of the latter. They do not become specialized exploiters of the most productive source of food.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Stiftung Volkswagenwerk.     

Doppelbrechung und Dichroismus als Mass der Nukleinsäure-Orientierung in Chromosomen

Zusammenfassung Als Beitrag zur Frage der Nukleinsäure-Orientierung in den Chromosomen werden Formeln abgeleitet, nach denen die Streuung stäbiger Gelbausteine bei Kenntnis der Anisotropie eines vollkommen gerichteten Gels in einem unvollkommen orientierten Gele von gleicher Konzentration oder gleichem Quellungsgrad berechnet werden kann.Unter Voraussetzung, daß sich die von Gaspersson (1940) gemachten Angaben über die Doppelbrechung und die Absorptionsanisotropie von Thymonukleinsäuredispersoiden auf wirklich vollkommen gerichtete Gele (bzw. Gellösungen) beziehen, muß die Orientierung der Nukleinsäure in den von Schmidt (1937) gemessenen Chironomus-Chromosomen sehr gering sein.Der UV-Dichroismus, der in solchen Chromosomen zu erwarten ist, liegt im unteren Bereiche der Absorptionsmeßbarkeit, so daß die interessante Doppelabsorption der Chromosomen keinen tieferen Einblick in das wichtige Problem der Chromatin-Orientierung gestattet als die Doppelbrechung.Herrn Professor Dr. W. J. Schmidt, Gießen, zum 60. Geburtstag zugeeignet.     

Computer simulation of the impulse pattern of muscle spindle afferents under static and dynamic conditions

Summary A simple model has been employed to describe and interprete measurements from deefferented muscle spindle afferents with static and dynamic stimulation; the model simulates the generator potential of the spindle and the time dependent change of sensitivity at the impulse generating membrane. The properties of the model in transforming the steady and time dependent analogue signals into impulse patterns are demonstrated, and the influence of the various parameters on the response characteristics have been investigated. Results from simulations are compared with experimental data, and it is shown that the impulse patterns of secondary muscle spindle afferents can be simulated quantitatively. The frequency distributions of impulse intervals and different sequential dependencies within the impulse patterns are analysed.

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Zusammenfassung Zur Beschreibung und Deutung von Messungen an deefferentierten Muskelspindelafferenzen unter statischer und dynamischer Reizung wird ein einfaches Modell verwendet, das haupts?chlich das Generatorpotential des Mechanoreceptors und die zeitabh?ngige ?nderung der Empfindlichkeit an der impulserzeugenden Membran simuliert. Die Eigenschaften des Modells bei der Transformation konstanter und zeitabh?ngiger Analogsignale in Impulsfolgen werden dargestellt und die Einflüsse der verschiedenen Modellparameter untersucht. Im Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Daten wird gezeigt, da? die Impulsmuster sekund?rer Muskelspindelafferenzen quantitativ simuliert werden k?nnen. Die dabei verwendeten Parameter werden angegeben. Analysisert werden die H?ufigkeitsverteilungen der Impulsintervalle und verschiedene sequentielle Abh?ngigkeiten innerhalb der Impulsfolgen.