Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur funktionellen Morphologie des Tubero-hypophysären Systems der Ratte

Zusammenfassung 1. Die Gefäßfortsätze von ependymalen und subependymalen Zellen bilden in der subependymalen Zone und in der Zona interna des Ratteninfundibulum mit Nervenfasern kompakte neuro-gliöse Faserbündel, die sich in der Zona externa aufzweigen.2. In allen Zonen des Infundibulum kommen zwischen den Nervenfasern und den Gefäßfortsätzen zahlreiche neuro-gliöse Synapsen vor. In den Gefäßfortsätzen fällt die hohe Zahl an Mikrotubuli sowie die zahlreichen, vielgestaltigen Einschlüsse auf.3. In der subependymalen Zone sind die Interzellularspalten an bestimmten Stellen außerordentlich weit. Sie haben eine kanalartige Beschaffenheit und enthalten feine Bündel von Nervenfasern.4. Von den lateralen Anteilen des Infundibulum her erreichen Dendriten von Ganglienzellen des Nucleus infundibularis die Mitte des Infundibulum. In dieser Region sind axodendritische Synapsen anzutreffen.5. Morphometrische Analysen der Nervenfaserendigungen der Zona externa von Normaltieren zeigen, daß die prozentuale Verteilung der nach Granulagröße differenzierten Nervenfaserklassen für Mitte und Seite der Zona externa etwa gleich ist. Zwischen der Größe der Elementargranula und der Anschnittfläche der zugehörigen Nervenfasern besteht eine direkte Beziehung.6. Die Nervenfaserendigungen erreichen die Basalmembran des perikapillären Raumes fast ausschließlich im Bereich von gefäßwärts gerichteten Vorwölbungen der Zona externa. Das Ausmaß, in dem Nervenfasern im Vergleich zu den Gefäßfortsätzen von Ependymund Gliazellen den perivaskulären Raum erreichen, ist medial weitaus größer als lateral.7. Bei bilateral adrenalektomierten Ratten nimmt in bestimmten, vorwiegend lateral gelegenen Nervenfasern die Zahl und Größe der Elementargranula in Abhängigkeit von der Überlebensdauer zu. Dies dürfte auf eine verstärkte Synthese und Speicherung von Corticotropin-Releasing Factor in diesen Nervenfasern zurückzuführen sein. Gegenüber dem Normalbefund ist die neurohämale Kontaktfläche erheblich vergrößert. Der perivaskuläre Raum enthält zerfallene Nervenfaserteile, die durch Bindegewebszellen phagocytiert werden. Diese Veränderungen dürften durch eine unter Versuchsbedingungen verstärkte Wachstumstendenz der Nervenfasern in Richtung auf die Blutgefäße und durch eine Abschnürung der Nerven-faserendigungen ausgelöst werden.

---

Ultrastructural observations on the functional morphology of the tubero-hypophyseal system of the rat

Summary 1. In the subependymal and internal zones of the rat median eminence nerve fibres and vascular processes of ependymal and subependymal cells form neuro-glial bundles. They branch in the external zone.2. In all these three zones of the infundibulum numerous neuro-glial synapses are found between nerve fibres and vascular processes of glial cells. The vascular processes contain a high number of microtubules as well as polymorphous granular inclusions.3. In certain regions of the subependymal layer the intercellular spaces are enlarged. They form channel-like spaces containing small bundles of delicate nerve fibres.4. Nerve cells of the infundibular nucleus located in the lateral parts of the infundibulum send dendrites to the medial parts of the infundibulum. In this area axo-dendritic synapses are found.5. For morphometric analysis, the nerve fibres of the external zone were classified according to the diameter of their granules. It is shown that in the different regions of the external zone the distribution of the various types of nerve fibre is similar. Moreover it can be seen that a direct correlation exists between the size of the sectional plane of a given nerve fibre and the size of the granules it comprises.6. Nerve fibre endings abutting on the basement membrane of the pericapillary space are mostly found in bulb-like protrusions of the external zone. The extent to which nerve fibres reach the perivascular space—as compared with the vascular processes of ependymal and glial cells—is higher in the medial than in the lateral parts of the infundibulum.7. In bilaterally adrenalectomized rats the number and diameter of elementary granules increases in nerve fibres located laterally. This increase is directly related to the survival time and may be due to an enhanced synthesis and storage of Corticotropin-Releasing Factor in these nerve fibres. Compared with the findings in untreated animals the neurohemal contact area is significantly enlarged. The perivascular space contains degenerating nerve fibres which are undergoing phagocytosis by connective tissue cells. It is assumed that these alterations are due to the increased growth of nerve fibres towards the vessels of the Mantelplexus, and that, following adrenalectomy, this excessive growth leads to a pinching off of nerve fibres.

Teil einer Habilitationsschrift, die der Medizinischen Fakultät der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn vorgelegen hat.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen an den Mitochondrien des menschlichen Uterusepithels während der Sekretionsphase

Zusammenfassung Durch Strichkurettagen gewonnene menschliche Uterusschleimhaut aus der 2. Zyklushälfte wurde elektronenmikroskopisch untersucht. In der Zyklusmitte kommt es zu einer Vermehrung und Vergrößerung der Mitochondrien in den Epithelzellen. Es entstehen Riesenmitochondrien bis zu einem Durchmesser von 7 , die dichtgepackte Cristae enthalten. In den kleinen oder mittelgroßen Mitochondrien läßt sich bei günstiger Schnittrichtung im Matrixraum ein kurzes Filament von 200 Å Dicke nachweisen, das morphologisch den intramitochondrialen DNS-Filamenten in anderen Zelltypen entspricht. In den Riesenmitochondrien können bis zu 8 dieser DNS-Filamente in einer Schnittebene beobachtet werden. Die Mitochondrienvergrößerung geht also mit einer Vermehrung der DNS-Strukturen einher oder wird durch diese Vermehrung hervorgerufen. In den letzten Tagen des Zyklus tritt häufig eine Schwellung der Mitochondrien ein. In einem Falle (16. Zyklustag) enthielten die Mitochondrien im Matrixraum stäbchenförmige Einschlüsse, die aus dichtgepackten, parallel verlaufenden Filamenten und einer dichten Grundsubstanz bestehen. Eine Stimulierung der DNS- und RNS-abhängigen Proteinsynthese in den Mitochondrien unter Progesteroneinfluß wird diskutiert.

---

Summary Electron microscopic studies of human uterus mucosa in the second half of the cycle have been performed. An enlargement of epithelial mitochondria combined with an increase in number can be observed in the middle of the cycle. Giant mitochondria develop with a diameter up to 7 containing densely packed cristae in the matrix space. One short, electron dense filament with a thickness of 200 Å can be found in favourable sections through mitochondria of smaller or medium size. This corresponds morphologically to the DNA filaments seen in other types of cells. In contrast to the smaller cell organelles giant mitochondria contain up to 8 DNA filaments in one plane of section. Thus the extreme enlargement of mitochondria is associated with an increase in number of DNA filaments.During the last days of the cycle a swelling of mitochondria is frequently observed. In one case (16th day of cycle) thread-like inclusions are seen within the mitochondrial matrix. These inclusions consist of filamentous subunits embedded in a dense ground substance. The possibility of progesterone leading to a DNA- and RNA-dependent increase of protein synthesis in the mitochondria of human uterus epithelia is discussed.

---

---

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Differenzierung von Insektenmuskeln während der Metamorphose

Zusammenfassung Bildung und Entwicklung der Darmmuskulatur und der dorsoventralen und longitudinalen, indirekten Flugmuskeln der Fleischfliege Phormia regina während der Metamorphose wurden elektronenmikroskopisch untersucht. Dabei wurden in der Anlage der myofibrillären Strukturen zwischen neugebildeten dorsoventralen Flugmuskeln einerseits und transformierten Darm- und longitudinalen Flugmuskeln andererseits deutliche Unterschiede festgestellt.Beim dorsoventralen Flugmuskel lösen sich die Z-Scheibenvorläufer als elektronendichte Bezirke von den beiden Differenzierungsfronten ab, die sich gleichzeitig von der Mitte einer Faser zu deren Ansatzstellen am Außenskelet verschieben. Den transformierten Muskeln fehlen diese Fronten. Hier entstehen Z-Scheibenvorläufer zwar ebenfalls in Form dichter Bezirke, jedoch im Innern der Fasern.Zu Beginn der Wachstumsphase sind in allen drei untersuchten Muskeln Fibrillenvorläufer mit dense-body-ähnlichen Z-Elementen vorhanden. In beiden Flugmuskeltypen vergrößern sie ihren Durchmesser gleichmäßig nach allen Richtungen. Bei der Darmmuskulatur dagegen wachsen die Z-Elemente, indem nur an einer oder zwei sich gegenüberliegenden Stellen des Umfangs zusätzliches Z-Scheibenmaterial aufgelagert wird. Die Differenzierung wird hier durch die Ausbildung einer perforierten Z-Scheibe abgeschlossen, die durch Fusion zahlreicher Z-Elemente entsteht. Die bei dieser Entwicklung auftretenden Zwischenstadien werden mit glatten, schräggestreiften und quergestreiften Muskeln anderer wirbelloser Tiere verglichen und im Hinblick auf die Evolution perforierter und solider Z-Scheiben diskutiert.

---

On the differentiation of insect muscles during metamorphosis

Summary The formation and development of three types of imaginai muscle fibres in the blow-fly Phormia regina were investigated by electronmicroscopy. With this technique distinct differences were found in the predisposition (anlage) of myofibrillar structures in newly formed dorsoventral flight muscles on the one side and transformed longitudinal flight muscles and visceral muscles on the other.In dorsoventral flight muscles the precursors of Z-disks were detached as dense bodies from two fronts of differentiation activity (Differenzierungsfronten) which advanced from the centre of the fibres to their ends at insertion spots on the external skeleton. In transformed muscles the precursors of Z-disks developed likewise from dense bodies. These were, however, formed in the interior of the fibre, since differenzierungsfronten were absent.At the beginning of the growth period the three types of muscles contained precursors of fibrils with Z-elements, the latter of which resembled dense bodies. In both types of flight muscles these elements grew uniformly in all directions thus forming solid Z-disks. The Z-elements of visceral muscles, on the other hand, grew by accumulating additional material merely at one spot or at two opposite spots. In these muslces the process of differentiation was completed by the fusion of numerous dense bodies which resulted in the formation of perforated Z-disks.The described intermediate stages in development were compared with the final structure in smooth, obliquely and cross-striated muscles of various invertebrates. This confrontation allows certain conclusions regarding the evolution of perforated and solid Z-disks.

---

---

Für die Anregung zu dieser Arbeit und für wertvolle Ratschläge sowie die Durchsicht des Manuskripts bin ich Herrn Prof. Dr. E. Zebe zu außerordentlichem Dank verpflichtet.

---

Auszugsweise vorgetragen auf der 61. Tagung der Deutschen Zoologischen Gesellschaft, Heidelberg 1967.

---

Stipendiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur funktionellen Morphologie des Ionentransportes in der Salzdrüse vonLarus argentatus

Zusammenfassung Das Sammelkanalepithel der Salzdrüse vonLarus argentatus lÄ\t in AbhÄngigkeit vom Funktionszustand des Organs signifikante Strukturunterschiede in den superfiziellen Zellen erkennen. Aus diesen Unterschieden kann auf einen höheren osmotischen Wert dieser Zellen geschlossen werden, der die Voraussetzungen für die Funktion des Epithels als Osmobarriere und als Pumpe zur Reabsorption von Wasser bietet. Die Strukturunterschiede in den Epithelzellen der Schaltstücke und in verschiedenen superfiziellen Epithelzellen der aktiven Salzdrüse lassen folgenden Funktionsmechanismus vermuten: Auf Grund des hohen artspezifischen osmotischen Wertes dieser Zellen kommt es wÄhrend der ExkretionsaktivitÄt zu cinem Wassereinstrom aus dem Kanallumen. Dadurch wird der osmotische Druck des Grundplasmas in hydrostatischen Druck transformiert. Zur Wiederherstellung der ursprünglichen DruckverhÄltnisse im Grundplasma wird das Wasser von den Mitochondrien in die Zisternen des endoplasmatischen Retikulums hinein- und in den Interzellularraum hinausgepumpt, bis sich ein osmotisches Gleichgewicht zwischen Exkret und den Epithelzellen einstellt, die dann nur noch als Osmobarriere wirken. Auf diese Weise wird durch einen naturgegebenen hohen osmotischen Druck dieser Zellen die unterschiedliche Konzentration der aus den Tubuli gelieferten Exkretflüssigkeit auf den artspezifischen Sollwert einreguliert. WÄhrend in den Schaltstückzellen der Pumpvorgang kontinuierlich verlÄuft, ist in den superfiziellen Zellen ein Funktionsrhythmus ausgeprÄgt.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Genese des Golgi-Apparates (Dictyosomen) und ihrer Kernabhängigkeit beiAcetabularia

Summary The genesis of dictyosomes has been studied on nucleate and enucleateAcetabularia cells.Dictyosomes differentiatede novo from prestages, the perinuclear bodies, which are synthesized under the actions of nuclear ribonucleoprotein. Consequently the formation of dictyosomes is nucleus (DNA) dependent.This was shown by experiments using actinomycin and puromycin and by experiments on darkened and enucleate cells.There is a relationship between dictyosome structure and function and the morphogenetic activities of a cell.

---

---

Mit 10 Textabbildungen     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur funktionellen Morphologie des Ionentransportes in der Salzdrüse vonLarus argentatus

Ohne Zusammenfassung     

Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen an den Leydigzellen des Schweines während der postnatalen Entwicklung

Zusammenfassung Die postnatale Ontogenese der Hodenzwischenzellen des Schweins nimmt einen wellenförmigen Verlauf und läßt sich in 4 Phasen unterteilen.In der frühpostnatalen Proliferationsphase wandeln sich spindelförmige Zellen in polygonale Leydigzellen um. Dabei beginnt an einem Zellpol die Ausbildung des glatten endoplasmatischen Retikulums. Dieses Organell nimmt in der weiteren Entwicklung einen großen Teil des Zelleibes ein und bildet unregelmäßige Vesikel und konzentrisch geschichtete Zisternen. Es erfolgt eine Vermehrung der Mitochondrien, in ihnen entwickeln sich Tubuli.In der Phase der präpubertären Hypertrophie erreichen die Leydigzellen ihre größten Durchmesser (ca. 30 m) und sind möglicherweise zu einer Steroidhormonproduktion befähigt. Da das glatte endoplasmatische Retikulum vornehmlich in der Zellperipherie, die übrigen Organellen bevorzugt im Zentrum liegen, sind die Zwischenzellen deutlich zoniert.Die Phase der präpubertären Regression ist durch ausgeprägte Zelldegeneration und Größenabnahme der überlebenden Zellen gekennzeichnet.In der Phase der pubertären Proliferation nehmen die Zwischenzellen erneut an Größe zu. Parallel hierzu vermehren sich Mitochondrien und glattes endoplasmatisches Retikulum.Beide Proliferationsphasen innerhalb der postnatalen Ontogenese werden durch das Auftreten zahlreicher Cytoplasmafilamente eingeleitet, deren Menge sich danach wieder verringert. Unabhängig von dem wellenförmigen Verlauf der Zwischenzellentwicklung ist die Ausbildung von Lysosomen, Microbodies, Mikrovilli, typischen Zellhaften und in der Zellperipherie gelegenen Polyribosomen. Die Leydigzellen sind von einer basalmembranähnlichen Struktur umgeben. Die Mitochondrien enthalten zu allen Zeiten durch elektronendichtes Material verkittete Tubuli.

---

Light and electron microscopic studies on the porcine testicular interstitial cells during postnatal development

Summary The postnatal development of porcine testicular interstitial cells proceeds in a wave-like manner and may be divided into four periods.In the period of early postnatal proliferation fusiform intertubular cells change into polygonal Leydig cells. This process starts with formation of smooth endoplasmic reticulum in one of the cell poles. Later the smooth endoplasmic reticulum is abundant and consists of irregular vesicles and concentrically arranged cisterns. Mitochondria increase in number and develop tubular cristae.In the period of prepubertal hypertrophy Leydig cells reach maximal size (approx. 30 m) and possibly may be capable of androgen biosynthesis. The cells of this period exhibit two different zones, since the smooth endoplasmic reticulum prefers the periphery, the other organelles, however, occupy the central region of the cells.The period of prepubertal regression is characterized by cellular degeneration and diminuation of the surviving interstitial cells.In the period of pubertal proliferation an increase of Leydig cell size is accompanied by multiplication of mitochondria and development of smooth endoplasmic reticulum.Both periods of proliferation are initiated by appearance of numerous cytoplasmic filaments which subsequently decrease in number.Interstitial cells of all periods studied exhibit the following features: They possess lysosomes, microbodies, polyribosomes, microvilli and are surrounded by a kind of basement membrane. Cell connections appear as tight junctions and desmosome-like structures. The mitochondria contain closely packed tubules joined by electron dense material.

Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Untersuchungen über das Verhalten des nukleolus während der Kernteilung

Zusammenfassung Es wurden Wurzelspitzen von Soja hispida, Phaseolus vulgaris, Vicia, saliva und Zea mays fixiert und Präparate daraus hergestellt, die für die Untersuchungen beim Verhalten des Nukleolus während der Kernteilung benutzt wurden.Obwohl es nicht ganz klar ist, deuten doch die Kernteilungsbilder der späteren Prophase darauf hin, daß zwischen dem Nukleolus und dem Kernfaden ein stofflicher Austausch stattfindet. Der Nukleolusrest unterwirft sich dann, während der Metaphase, einer direkten Teilung. Während der Telophase, zur Zeit der Alveolierung der Chromosomen, wird der Nukleolusstoff, welcher an dem Chromosomenaufbau teilnahm, ausgeschieden und lagert sich in Form von Tropfen um die aus der direkten Teilung entstammende Nukleoluskugel. Mit der Zeit verschwinden zahlenmäßig diese Tropfen, um eine zweite ebenso große Kugel zu bilden. Am Ende verschmelzen beide Kugeln und in jedem Tochterkern ist wieder je ein Nukleolus entstanden, womit auch die Kernteilung zu Ende ist.Die Experimente mit Einwirkung von elektrischem Strom auf die Zellen der Wurzelspitzen von Zea mays deuten ebenfalls auf die stoffliche Verschiedenheit des Nukleolus hin.     

Feinstruktur der Luteinzellen des Meerschweincheneierstocks während der Schwangerschaft und des Zyklus

Zusammenfassung Die Feinstructur der Luteinzellen des Meerschweinchens während Schwangerschaft (15., 35., 45., 50., 55., 63. und 2 Tage nach der Geburt) und Zyklus (9, 14, 16, 20 Tage nach der Ovulation) wurden elektronenmikroskopisch untersucht. In den aktiven Luteinzellen kann man konzentrisch um die Lipoidtropfen angeordnete Strukturen des agranulären endoplasmatischen Retikulum beobachten, die später durch Membranstrukturen des granulären endoplasmatischen Retikulum ersetzt werden. Die Mitochondrien sind rund und enthalten tubuläre Innenstrukturen, die Lipoidtropfen sind elektronenoptisch dicht. Während der Rückbildung des Corpus luteum setzt sich das endoplasmatische Retikulum aus ungeordneten Vesikeln und Tubuli zusammen, die Mitochondrien sind länglich oder verzweigt, die Lipoidtropfen elektronenoptisch hell. Die Bedeutung dieser feinstrukturellen Veränderungen in der Luteinzelle wird diskutiert.

---

The ultrastructure of lutein cells in the guinea pig corpus luteum during pregnancy and oestrous cycle

Summary The fine structure of the lutein cells in guinea pigs corpora lutea of pregnancy (15th, 35th, 45th, 50th, 55th, 63th day and 2 days after birth) and during oestrous cycle (9, 14, 16, 20 days after ovulation) is described. During the active phase of the corpus luteum the formation of concentric whorls of agranular endoplasmic reticulum around lipid droplets is observed, but later the granular endoplasmic reticulum increases. In this stadium the mitochondria are round with tubulous cristae and the lipid droplets are increased in density. During the involution of the corpus luteum the endoplasmic reticulum does not form concentric whorls, the mitochondria are elongated, polymorphic, the lipid droplets have lower electron density. These ultrastructural changes in the lutein cells are discussed concerning the role of the cell organelles in the steroid synthesis.

Diese Arbeit wurde mit Unterstützung durch die Alexander von Humboldt Stiftung durchgeführt.     

Beiträge zur Morphologie des Gynaeceums

Ohne ZusammenfassungMit 12 Textabbildungen.     

Beiträge zur Morphologie des Gynaeceums

Ohne ZusammenfassungMit 6 Textabbildungen.     

Beiträge zur Morphologie des Gynaeceums

Ohne ZusammenfassungMit 22 Textabbildungen.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Gestalt und zum makromolekularen Bau des Fibrinogenmoleküls und der Fibrinfasern

Zusammenfassung Sowohl nach negativer Kontrastierung, als auch in Schnitten durch Fibrinfasern weicht die Gestalt des Fibrinogen- und Fibrinmoleküls im Elektronenmikroskop nicht wesentlich von der Gestalt eines Pentagondodekaeders ab. Mit Hilfe elektronenmikroskopischer Charakteristica, physikalischer Daten und chemischer Eigenschaften des Fibrinogenmoleküls und mit Hilfe der bisher bekannt gewordenen Konformation der Proteine war es möglich, in den makromolekularen Bau des Fibrinogenmoleküls Einblick zu erhalten. Der Bau des Moleküls entpsricht weitgehend dem des Pentagondodekaeder-Zweistrang-Kantenmodells: Die 6 Polypeptidketten des Fibrinogenmoleküls verteilen sich in Form von Zweistrangkabeln gleichmäßig über die Kanten der Dodekaederform. Das Modell erlaubt es, aus der Zahl der Aminosäuren, aus den Abmessungen des Moleküls im Elektronenmikroskop und auf Grund eines Röntgenbeugungsreflexes Fiktivmoleküle zu konstruieren. Mit Hilfe der Fiktivmoleküle wurde das Modell eines wahrscheinlichen Fibrinogenmoleküls im dehydratisierten und im nativen Zustand erhalten.Für das wahrscheinliche Modell des Fibrinogenmoleküls sprechen: Das Modell ist nur mit Hilfe einer Superhelix der Polypeptidketten konstruierbar, und es erfordert einen regelmäßigen Wechsel zwischen -Helixabschnitten und gestreckten Abschnitten der Polypeptidketten. Beides sind Eigenschaften, die für Proteine nachgewiesen sind. Ihre Existenz ist eine Voraussetzung für die Konstruierbarkeit des Modells. Die Länge der 6 Polypeptidketten des Moleküls in -Helixform entspricht nahezu der doppelten Länge sämtlicher Kanten des Modells. Das Molekulargewicht aus dem Volumen der Polypeptidketten zeigt gute Übereinstimmung mit dem Molekulargewicht aus physikalischen Daten des Moküls der Lösung. Das Modell vereinigt die Eigenschaften eines statistischen Knäuels mit den Eigenschaften starrer Stäbchen. Durchmesser und Wassergehalt des Modells stimmen mit entsprechenden Berechnungen aus hydrodynamischen Daten überein. Die Strömungsdoppelberechnung von Fibrinogenlösungen ist anhand des Modells erklärbar. Die hydrodynamisch wirksame Kantenlänge des Modells wurde nicht abgeschätzt.Die hydrodynamischen Eigenschaften von Dissoziations- und Abbauprodukten des Fibrinogenmoleküls sind mit Hilfe des Fibrinogenmodells erklärbar. Die Übereinstimmung zwischen dem Modell und den Berechnungen des -Helixanteils des Fibrinogens auf Grund der optischen Rotationsdispersion ist nicht befriedigend. Im Modell bleiben unbekannt: Die detaillierte Struktur der Kanten und Ecken und die Frage, ob die Enden der Polypeptidketten am Aufbau von Kanten oder von Ecken des Moleküls beteiligt sind oder ob sie aus dem Umriß des Moleküls herausragen.Fibrinfasern zeigen im elektronenmikroskopischen Schnitt zwei Gruppen periodischer Strukturen mit Abständen von 200 bis 208 Å und 165 bis 170 Å, die quer oder in bestimmten Winkeln zur Faserachse verlaufen können. Diese periodischen Strukturen sind verursacht durch Polypeptidkettenkabel, die in der Peripherie des Molekülbildes übereinander projiziert werden. Die verschiedenen Periodenabstände erklären sich aus den verschiedenen Durchmessern der Dodekaederform, die Winkel aus der Verlaufsrichtung der Polypeptidkettenkabel in der Projektion. Die intermolekularen Lücken in den Fibrinfasern liefern den bedeutendsten Kontrastanteil der Querstreifung der Fasern; die Ursache des Kontrastes ist nicht bekannt. Die nicht-periodischen Strukturen der Fibrinfasern sind von Polypeptidketten-Kabeln hervorgerufen, die in das Innere des Molekülbildes projiziert werden. In Fibrinfasern, die bei pH 6,35 entstanden sind, liegen die Fibrinmoleküle in einer Längsschnittebene mit einem Durchmesser zwischen 2 Kanten parallel und mit einem Durchmesser zwischen 2 Flächen quer zur Faserachse; die räumliche Aufklärung der Faserstruktur steht noch aus.Ein regelmäßiger Wechsel zwischen helixförmigen Polypeptidkettenabschnitten entlang von Kanten und gestreckt verlaufenden Polypeptidkettenabschnitten im Bereich von Ecken des Modells erlaubt es, die Maskierung und Demaskierung von aktiven Gruppen an Seitenketten durch Drehung der Polypeptidketten und/oder der Polypeptidkettenkabel im Bereich der Kanten zu erklären; dabei dürfte es genügen, daß nur eine Aminosäure aus der -Helix einer Kante in den gestreckt verlaufenden Polypeptidketten-Abschnitt einer Ecke einbezogen wird.Es ist zu erwarten, daß die am Fibrinogen- und Fibrinmolekül nachgewiesene Struktur zumindest in ähnlicher Form auch bei einer Reihe anderer Makromoleküle realisiert ist. Aus Dodekaederformen können Linearaggregate, Zick-Zack-Aggregate und Helixaggregate verschiedener Länge sowie membranähnliche und kristallähnliche Gebilde konstruiert werden. Die Länge dieser Aggregate ist abhängig von der Lage der verschieden langen Achsen der Dodekaederform. Durch Umklappen der Moleküle können Verkürzungen und Verlängerungen der Aggregate hervorgerufen werden. Dieser Umklappmechanismus ist als Möglichkeit für die Erklärung von Bewegungsvorgängen in und von Zellen interessant: Es wird lokal fixierte chemische Energie der Polypeptidketten in Bewegung verwandelt. Außerdem erlaubt die Dodekaederform die Konstruktion von membranähnlichen und kristallähnlichen Gebilden. Makromoleküle in Form von Polyeder-Kantenmodellen können Speicherstrukturen darstellen.

---

Summary The shape of the fibrinogen and fibrin molecules, as shown by negative staining method as well as by sections through fibrin fibers, does not differ substantially from that of a pentagon dodekahedron. Using an electron microscopic characterization, physical data, and chemical properties of the fibrin molecule, along with the already wellknown conformation of proteins, it was possible to gain insight into the macromolecular architecture of the fibrin molecule. The architecture of the molecule corresponds to that of the pentagon dodecahedron model with a doublestranded edge. The six polypeptide chains of the fibrinogen molecule are distributed evenly along the edges of the dodecahedron in the form of a double stranded cable. Using the number of aminoacids, measurements of the molecule in the electron microscope, and reflections of x-ray diffraction studies the model permitted the construction of fictious molecules. The selection of the most probable among these fictious molecules confirmed a probable model of the fibrinogen molecule in both dehydrated and native condition.The following facts are consistent with this probable model of the fibrinogen molecule: The model is constructible only from a superhelix of polypeptide chains and must consist of a regular alternation between -helix and nearly stretched section of the polypeptide chains. These are both properties of proteins in general. Their existence must be assumed in order to construct the model. The length of the six polypeptide chains of the molecule in the -helical form corresponds to about double the length of the summed edges of the model. The molecular weight as determined from the volume of the polypeptide chains shows good agreement with the molecular weight as determined from physical data about the molecule in solution. The model possesses the characteristics of a random coil as well as those of a stiff rod. The diameter and water content of the model agree with the appropriate calculations from hydrodynamic data. The flow birefringence of a fibrinogen solution can be explained by the model. The hydrodynamically effective edge lenght of the model was not calculated. The hydrodynamic properties of dissociation and degradation products of the fibrinogen molecule are consistent with the model. The agreement between the model and calculations of the proportion of -helix in the fibrinogen molecule as measured by optical rotatory dispersion is not satisfying. The detailed structure of the edges and corners of the model and the question of whether the ends of the polypeptide chains fit into the architecture of edges or corners or whether they stick out from the skeleton of the molecule remains unknown.Fibrin fibers show two groups of periodic structures in electron microsocpic sections, with intervals of 200–208 Å for the larger period and 165–170 Å for the smaller period, which occur either transversally or at definite angles to the axis of the fiber. These periodic structures are caused by polypeptide chain cables which project over one another in the periphery of the molecular structure. The variation in the periodic intervals can be explained by the various diameters of the dodecahedron, while the angles result from the direction taken by the polypeptide chain cables in the projection. The intermolecular gaps in the fibrin fibers produce the most substantial contrast in the cross-striations along the fibers; the reason for this contrast is not known. The non-periodic structures of the fibrin fibers are generated from the polypeptide chain cables which project into the inside of the molecular structure. In lengthwise sectioned planes of fibrin fibers prepared at pH 6,35 the diameter between two edges of each fibrin molecule is parallel to the fiber axis while the diameter between two faces is perpendicular to the fiber axis. A definite three-dimensional explanation for the fiber structure is not yet possible.Masking and demasking of active groups on side chains may be explained by rotation of the polypeptide chains and/or the polypeptide chain cables in the region of the edges. Useful there is a regular alternation between helix-formed polypeptide chain regions along the edges and stretched out polypeptide chain sections running in the region of the corners of the model; this may suffice to incorporate only one amino acid from the -helix of a chain in the stretched out polypeptide chain chain section running along each corner.It is to be expected that the structure demonstrated for the fibrinogen and fibrin molecule may also be realized, at least at similar form, among a number of other macromolecules. Linear aggregates, zig-zag aggregates, and helical aggregates of various lengths, as well as membrane-like and crystalloide formations can be constructed from the basic dodecahedron form. The length of the aggregates is dependent on the positions of the various axes of the dodekahedron. Shortening and lengthening of the aggregate can be produced by tipping over the molecules. This tipping over mechanism is interesting as a possibility for the explanation of motion processes within cells and of cells: locally fixed chemical energy of the polypeptide chains could be transformed into motion by this mechanism. In addition, dodecahedrons may be used in the construction of membrane-like and crystalline formations. Macromolecules in the form of a polyhedron-edged model may represent storage structures.

---

---

Die Arbeit hat in ungekürzter Form der Medizinischen Fakultät der Justus Liebig-Universität Gießen als Habilitationsschrift vorgelegen.Im Auszug vorgetragen auf der Tagg. Dtsch. u. Niederländ. Ges. Elektronenmikroskopie, Aachen, 31. Okt.–2. Nov. 1965, 10. Tagg. Dtsch. Arbeitsgemeinschaft Blutgerinnungsforsch., Würzburg, 27.–30. März 1966.

---

Die Arbeit konnte dank der Hilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt werden.Für technische Assistenz danke ich Frau I. Wagner, Herrn M. Hesse und Herrn H. Nolte.