The fate of newly made DNA in Escherichia coli mutants thermosensitive in DNA synthesis

Summary E. coli mutants exist in which DNA synthesis is thermosensitive. In one class of these mutants DNA synthesis stops immediately if a critical temperature (42°C) is reached. When DNA replication in such mutants is followed by ³H thymidine incorporation at 33°C, it is found that 1. only the newly made DNA is degraded at 42°C, 2. the discontinuously replicated DNA is lost predominantly at 42°C, 3. 1–3% of the chromosomal DNA is rendered acid soluble at 42°C without concomitant loss of viability of the cells at 33°C.Replication of phage DNA is inhibited in the same mutant at 42°C. However, when DNA synthesis is followed in infected cells at 33°C it is found that 1. no degradation of specific DNA seems to occur at 42°C in the early phase of infection, 2. replicating DNA molecules in the late phase of infection are completed at 42°C before DNA synthesis comes to a halt.     

Ultrastructural localization of cell wall teichoic acids in Streptococcus faecalis by means of concanavalin A

Some teichoic acids are known to be partially substituted by α-D-glucopyranosyl residues such as the teichoic acids of Streptococcus faecalis NCIB 8191. They will, therefore, bind specifically the phytohemagglutinin concanavalin A. Concanavalin A labelled with mercury or colloidal gold coated with concanavalin A has been used to mark isolated cell walls in order to localize the teichoic acids at the ultrastructural level. Besides these two direct marking techniques, the indirect concanavalin A-peroxidase technique (localization of peroxidase by the diaminobenzidine method followed by postosmication) has been applied to thin sections of premarked cells. All three methods gave almost identical results, namely, a dense and homogeneous distribution of the cell wall teichoic acids. In control experiments total inhibition was achieved in the presence of methyl-α-D-mannopyranoside. After trichloroacetic acid or alkali extraction of the teichoic acids from isolated walls no marking could be detected.     

Über den Feinbau und die Ausbreitung der Siebröhren-Plasmafilamente und über Bau und Differenzierung der Siebporen bei einigen Monocotylen und beiNuphar

Zusammenfassung DiePlasmafilamente entstehen beiMusa frei im Cytoplasma der noch kern- und tonoplastenhaltigen Siebröhren, wahrscheinlich aus der Verdichtung fadenförmiger Vorstufen. Sehr früh lagern sie sich zu Parallelgruppen zusammen, die den plasmatischen Raum zwischen Tonoplast und Plasmalemma ganz einnehmen können. Nach der Rückbildung des Tonoplasten durchlaufen die Einzelfilamente während ihrer Dispersion über das Siebröhrenlumen einen Gestaltwandel von 160–200 ÅA weiten tubulusähnlichen Formen in 80–120 Å weite perlschnurartig strukturierte Fäden. Die tonoplastenfreien Siebröhren vonTamus enthalten vergleichbar enge Filamente, während in den Siebröhren vonNuphar auch nach der Tonoplasten-Degeneration ausschließlich tubulusähnliche Filamente (Ø 150–180 Å) vorkommen. Die von den Plasmafilamenten eingenommenen Zellbereiche sind im allgemeinen frei von ER-Membranen, allein beiNuphar werden die Filamente auffallend stark von Elementen des ER durchsetzt.Gestreckte wandparalleleMikrotubuli (Ø ca. 200 Å) sind sehr zahlreich in jungen Siebröhren, in ausdifferenzierten Leitbahnen fehlen sie ganz.Die Differenzierung derSiebporen wird noch vor der Rückbildung von Kern und Tonoplast eingeleitet. Die einzelnen Poren gehen auf je einen Plasmodesmos zurück, dessen Durchtrittsfläche beiMusa um das 40- bis 50fache zur offenen Siebpore erweitert wird. Die spätere Porenweite ist durch Callose und lokal begrenzte ER-Zisternen auf beiden Seiten der Zellwand markiert. In den offenen Poren vonMusa, Nuphar, Tamus undTinantia sind Plasmafilamente locker angeordnet und gleichmäßig verteilt bzw. zu einer Dichtestlage zusammengezogen.In einer Rückschau werden abschließend Probleme der Siebröhren-Differenzierung besprochen.

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Contributions to fine structure and dispersal of plasmatic filaments in sieve tubes and to development and structure of sieve pores in some monocotyledons and inNuphar

Summary InMusa plasmatic filaments have their origin in any part of the cytoplasm of the still nucleus- and tonoplast-containing sieve tubes. The first filaments seem to condense out of finer elements and soon arrange into parallel groups that often occupy the total plasmatic area between tonoplast and plasmalemma. Following the disintegration of the tonoplast the plasmatic filaments undergo structural alterations which transform 160 to 200 Å wide filaments of young sieve tubes into 80 to 120 Å wide filaments of differentiated ones. Mature sieve tubes ofTamus contain striated filaments, too, whereasNuphar sieve tubes after the degeneration of their tonoplasts still have tubular filaments (Ø 150–180 Å). InNuphar plasmatic areas occupied by plasmatic filaments are remarkably interspersed by elements of the ER-system.Parietal microtubules (Ø 200 Å) are numerous in young sieve tubes, they are absent in differentiated elements.Antecedent to the final disintegration of nucleus and tonoplastsievepore differentiation will be initiated. Sieve pores can be traced back to plasmodesmata, the pore area of which will be widened up to the 40 to 50fold, building the mature sieve pores ofMusa. The later breadth of a pore is distinctly marked by callose and by local ER-cisternae on either side of the developing sieve plate. Open pores ofMusa, Nuphar, Tamus, andTinantia are crossed by plasmatic filaments that are equally distributed in carefully fixed pores without callose.In a final retrospect problems of sieve-tube differentiation will be discussed.

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Teil einer Habilitationsschrift der Math.-Naturw. Fakultät Bonn.

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Mit dankenswerter Unterstützung der Stiftung Volkswagenwerk und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Zuwendungen an Prof. Dr. W.Schumacher). Für zuverlässige Mitarbeit danke ich FrauChrista Grabert.     

Aspekte der Siebröhren-Differenzierung bei Monocotylen

Zusammenfassung Ausgehend vom nachmeristematischen Zustand einer prospektiven Siebröhre machen Kern, Tonoplast, ER, Dictyosomen und Ribosomen wÄhrend der Zelldifferenzierung folgende Umwandlungen durch:DerKern erfÄhrt in seiner Matrix eine zunehmende Substanzverarmung, an deren Ende seine vollstÄndige Auflösung steht. In der Kernmembran sind lokale Erweiterungen des intrazisternalen Raumes charakteristisch für den Beginn der degenerativen VerÄnderungen. Stets bleibt die Kernhülle jedoch in lockerem Kontakt mit dem ER; vermutlich geht sie zum Abschlu\ der Kernauflösung in das Membransystem des ER ein.In AbhÄngigkeit von der Rückbildung des Zellsaftraums zerfÄllt derTonoplast zunÄchst in zisternenartige Abschnitte, um spÄter in der ausdifferenzierten Siebröhre ganz zu verschwinden. Wie an verschiedenen Beispielen abzulesen ist, werden diese VerÄnderungen offensichtlich auf dem Höhepunkt der protoplasmatischen Differenzierung eingeleitet.Das gleichmÄ\ig granulÄr-zisternaleEndomembransystem junger Siebelemente — hÄufig charakterisiert durch spiralig aufgereihte Ribosomen — wandelt sich mit zunehmender Hydratisierung des Protoplasten in tubulÄre bis vesikulÄre Elemente um und geht zum anderen über verschiedene Zwischenstufen in gitterartige Membranstrukturen ein.Die in der jungen Siebröhre zahlreichen, polar gebautenDictyosomen tragen mit der Produktion von Golgi-Vesikeln zum Wandaufbau bei. Im Laufe der Zelldifferenzierung werden in steigendem Ma\e auch coated vesicles abgegeben, deren Bedeutung noch unklar ist. In der ausdifferenzierten Siebröhre sind weder Dictyosomen noch die von ihnen abgegebenen Vesikel nachzuweisen. Dieses Schicksal teilen sie mit denRibosomen, die gleichfalls nur in jungen Siebelementen anzutreffen sind und dort zu Polysomen vereint, hÄufig in spiraliger oder helixförmiger Anordnung vorkommen.

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Aspects of sieve-tube differentiation in monocotyledons

Summary Subsequent to the postmeristematic state of a future sieve-tube its nucleus, tonoplast, endoplasmic reticulum, dictyosomes, and ribosomes undergo the following transformations:Thenucleus shows a gradually declining ground substance until at last it entirely disintegrates. Local enlargements of the intracisternal space of the nuclear membrane indicate the beginning of the degenerative phase. During all these alterations as well as in the meristematic state the nuclear envelope is in loose contact with the endoplasmic reticulum. We suppose that it finally becomes part of a complex ER system. Subject to the disorganization of the central cell-sap room thetonoplast initially removing from the parietal protoplast later on completely disappears. According to our results these transformations are obviously introduced at the climax of protoplasmatic differentiations.The uniform rough surfaced cisternal ER of young sieve elements—often characterized by spirally arranged ribosomes—changes during sieve-tube ontogeny to tubular or vesicular elements and partly fuses to lattice-like membrane structures passing several other stages of membrane condensation.Polardictyosomes that are numerous in young sieve-tubes produce coated vesicles besides smooth golgi-vesicles.Ribosomes are abundant in young elements, too, they are often found as polysomes of helical or spiral arrangement. Neither dictyosomes nor ribosomes have been seen in differentiated sieve-tubes.

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Teil einer Habilitationsschrift der Math.-Naturw. FakultÄt Bonn.     

Struktur und quantitatives Verhalten des perimitochondrialen granulären endoplasmatischen Retikulums der Mäuseleber

Zusammenfassung In normalen Leberzellen der Maus wurde das quantitative Verhalten des perimitochondrialen granulären endoplasmatischen Retikulums untersucht. 74% der Mitochondrien zeigen Beziehungen zum granulären endoplasmatischen Retikulum. Die einzelnen Mitochondrien werden zu 52%19,5 von den Membranen des granulären endoplasmatischen Retikulums bedeckt. Je Mikrometer Membranstrecke sind auf der mitochondriennahen Seite des granulären endoplasmatischen Retikulums 21 und auf der mitochondrienfernen Seite 20 Ribosomen zu finden, was der Zahl im übrigen granulären endoplasmatischen Retikulum entspricht. Die Befunde stellen die Grundlage für Untersuchungen des perimitochondrialen granulären endoplasmatischen Retikulums unter pathologischen Bedingungen dar.

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Structure and quantitative behaviour of the perimitochondrial granular endoplasmic reticulum in the liver cells of the mouse

Summary The perimitochondrial granular endoplasmic reticulum in normal mouse liver cells has been investigated quantitatively. 74% of the mitochondria are in association with the granular endoplasmic reticulum. The individual mitochondrion is covered by the membranes of the granulated E. R. in 52%19.5. The outer surface of the endoplasmic membrane, facing the mitochondrion, is occupied by 21 ribosomes per m; the corresponding surface of the membrane facing the free cytoplasm is occupied by 20 ribosomes per m. These data are in agreement with those of that fraction of the E. R., which is not in association with mitochondria. These findings represent a basis for investigations of the perimitochondrial endoplasmic reticulum under pathological conditions.

     

Geschlechtliche organisation,fortpflanzungsverhalten und ursachen der sexuellen vermehrung von Stenostomum sthenum nov. spec. (Turbellaria,Catenulida)

Certain temperatures and H-Ion concentrations are necessary for the development of male and female reproductive organs. The differentiation of the reproductive system from undifferentiated cells conforms precisely with data on other species of Stenostomum.

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Abkürzungen in den Abbildungen b Bindegewebszelle - c Cilien - cy Cytoplasma - d Darm - de Ductus ejaculatorius - dl Darmlumen - do Dotter - dr Drüsenzellen - lr Lÿckenraum - m Mundöffnung - n Nucleolus - np Nephroporus - o Ovar - p männlicher Genitalporus - pa parenchymatischer Raum - pf periembryonale Flüssigkeit - dse dorsale Epidermis - e dorsolaterale Epidermis - ed extraembryonaler Dotter - ee Epidermiseinstülpung - eh Epidermis +Hautmuskelschlauch - em Embryo - ex Exkretvakuole - f Freßzelle - g Gehirn - ga Gehirnanlagen - gr Granula - h Hautmuskelschlauch - hz Hüzllzelle - kl Versehlußkegel/Klebkegel - in indifferente Zelle - k Kern - kdr Klebdrüsenzelle(n) - kk kollabierter Kanal - kö Körnerkolbenzelle - kp Kopulationsorgan - ku Kufen - kw Körperwand - l Lichtsinnesorgan - li Linsenkörper - lk lichtbrechende Konkremente im Darmgewebe - ph Pharynx - phr Pharynxregion - pr Zentralkanal des Protonephridialsystems - ps Präspermatide - pu Punktfeld - q Zellquartett - r Riechgruben - rh Rhombuszellenband - rhb Rhabditen - rm Radiärmuskelzelle - rhs Rhabditenschleim - rs resorbierende Darmzelle(n) - s Schale - sc Spermatocyten - se Sekretgang - t Tastborste - ta Auflösungsprodukte des Hodens - te Hoden - to Terminalorgane(e) - tz Teilungszone - v Vakuole - w vermutliches Rudiment des weiblichen Genitalporus     

Feinstrukturen der Mikrokörper (Microbodies) des proximalen Nierentubulus

Zusammenfassung Die Feinstrukturen der Mikrokörper des Nierenepithels werden beschrieben und mit denjenigen der Leber-Mikrokörper verglichen. Als besondere Charakteristika der Nieren-Mikrokörper sind eine (nicht kristalline) nucleoide Verdichtung und eigentümliche stabförmige Ausstülpungen (Stäbe) anzusehen. Die Stäbe stellen unterschiedlich lange Zylinder mit einem Durchmesser von 100 nm dar. Im Inneren findet sich eine unmittelbar der Membran anliegende, ring- oder spiralförmig angeordnete, granuläre Struktur (Granula-Durchmesser 50 Å), die in Stablängsschnitten eine Querstreifung vortäuscht. Es wird eine in Phasen ablaufende Bildung der Mikrokörper-Stäbe angenommen: ein in der Matrix entstandener Granula-Zylinder hebt sich aus dem Mikrokörper heraus, wobei die Mikrokörper-Membran entsprechend vorgebuchtet wird, und wächst schließlich zu einem eigenständigen, allseits membranumzogenen Stab aus. Die Möglichkeit, daß die Stäbe von Mikrokörpern abgestoßen werden, wird diskutiert. — Die Segregation von Mikrokörpern in Vakuolen wird nicht als aktive Beteiligung an lytischen Prozessen, sondern als autophagischer Vorgang gedeutet.

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Fine structure of microbodies in proximal tubular epithelium of the kidney

Summary Ultrastructural observations on microbodies in normal proximal tubule cells of the rat kidney are described and compared with microbodies of hepatic parenchymal cells. After fixation in osmium tetroxide with phosphate buffer the special features of the renal microbodies are the non-crystalline nucleoid and protrusions (rods) extending from the main body. These rods are cylindrical in shape having a diameter about 100 nm and are of varying lengths. Inside the limiting membrane are ring- or spiral-like ordered profiles consisting of granules (about 50 Å in diameter) which often appeared as a row of parallel linear densities arranged at approximately right angles to the long axis of the rod. It can be demonstrated that the parallel linear pattern depends on the projection of the granules in the photographic plane. — The findings suggest that the cylindrical structures of granules are formed in the peripheral matrix of microbodies; in a second phase they are lifted outside, in part enveloped with the membrane of the microbody; in this situation, the protrusions are formed. This form of creation would explain the characteristic excentrical (tangential) relation between protrusions and the main body. The observation that rods are often seen apparently isolated in the cytoplasm without visible connection with a microbody is only discussed hypothetically, because of the plane of sectioning. — Microbodies and rods can be identified in cytosegresomes. These investigations were interpreted as an autophagic degradation and not as an active role of the enzymes of microbodies in digestive mechanisms.

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Herrn Prof. Dr. Helmut Ruska zum 60. Geburtstag gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Herrn Doz. Dr. W. Thoenes danke ich für wertvolle Hinweise und für die kritische Durchsicht des Manuskriptes.