Comparative studies on the regulation of DAHP synthetase activity in blue-green and green algae

Summary Regulation of DAHP synthetase activity was investigated in autotrophically grown blue-green and green algae. Members of the class of blue-green algae possess an enzyme, the activity of which is regulated by l-tyrosine and l-phenylalanine, whereby l-tyrosine is effective in 100 fold lower concentrations. DAHP synthetases of two organisms, Anabaena and Anacystis, were shown to belong to the V-type of allosteric enzymes.In contrast to the DAHP synthetase of blue-green algae regulation of this enzyme could not be demonstrated in two green algae, Ankistrodesmus and Maesotaenium. However, Euglena gracilis, both under conditions of mixotrophic and autotrophic growth, exhibits very effective regulation of this key enzyme; again, the inhibitors are tyrosine and phenylalanine. DAHP synthetase activity of Euglena has been purified about 40 fold; during this enrichment no separation of the enzyme activity inhibited by tyrosine and that by phenylalanine could be observed.     

Kritische Bemerkungen zuPapaver bracteatum Lindl.

Zusammenfassung Form und Behaarung des Kelches und die Farbe der Kronblätter werden als wichtigste diagnostische Merkmale vonPapaver bracteatum Lindl. beschrieben. Sie erlauben dessen eindeutige Unterscheidung von verwandten Taxa. Dagegen sind die Brakteen, denen in der Literatur große Aufmerksamkeit geschenkt wird, für eine Trennung ungeeignet.

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Summary Shape and pubescence of calyx and colour of petals are described as important diagnostic characters ofPapaver bracteatum Lindl. They allow a correct separation from related taxa. In contrast to the view found in literature the bracts are not essential to discrimination.

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Wir danken Herrn Prof. Dr. K.Mothes herzlich für sein Interesse am Fortgang unserer Untersuchungen und Herrn Dr. K.Werner vom Institut für Systematische Botanik und Pflanzengeographie der Universität Halle für kritische Diskussionen bei der Abfassung des Manuskriptes.     

Der Einfluss von Gebirge und See auf die 17-Ketosteroidausscheidung im Harn

Zusammenfassung Bei 11 Studenten aus Mainz wurde im September 1964 in Oberstdorf/Allgäu (843 m) und im September 1965 auf der Nordseeinsel Norderney täglich die Ausscheidung der 17-Ketosteroide untersucht, um den Adaptationsverlauf zu prüfen. Alle Versuchspersonen hatten eine erhöhte 17-KS-Ausscheidung,die an der Nordsee höher war als im Gebirge. Der Höhepunkt der Ausscheidung lag um den 10. Tag. Es bestanden individuelle Unterschiede in der 17-KS-Ausscheidung. Je niedriger diese vorher war, desto höher war die relative Steigerung im Gebirge und an der See.Während der Beobachtungsperiode waren wetterbedingte Abweichungen von den periodischen Schwankungen nachweisbar.

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The 17-ketosteroid excretion of 11 students from the University of Mainz was investigated during September 1964 in Oberstdorf (843 m) and in September 1965 on the North Sea island Norderney. All subjects had an increased 17-ketosteroid excretion which was higher at the sea than in the mountains.The maximum of the values was around the 10th day. There were individual differences; the lower the excretion at Mainz the higher was the relative increase at both locations. During the observation period deviations from the periodic changes were observed which were due to the effect of weather.

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Resume Afin d'examiner l'adaptation de 11 étudiants au milieu,on a analysé chaque jour leur excrétion de 17-kétostéroïde. Ces essais ont eu lieu en septembre 1964 à Oberstdorf/Allgäu (843 m d'altitude) et en septembre 1965 sur lïle de Norderney dans la Mer du Nord. On a pu déceler une augmentation de 17-kétostéroïde chez toutes les personnes examinées. Cette augmentation fut toutefois plus marquée au bord de la mer qu'en montagne. L'excrétion en fut maximum le 10ème jour.On a remarqué en outre des différences individuelle. Plus l'excrétion était faible au départ et plus l'augmentation relative était marquée ausi bien au bord de la mer qu'en montagne.Pendant la période des examens, on a pu prouver des divergences météorotropiques par rapport aux fluctuations périodiques.

     

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ESR-Untersuchungen an bestrahlten schwefelhaltigen und schwefelfreien Pyridoxinderivaten

Zusammenfassung Sowohl nach UV-Bestrahlung (254 nm) als auch nach Röntgenbestrahlung bei 20 °C ergeben sich für Pyridoxin und einige schwefelhaltige Pyridoxinderivate gleiche Radikalzustände. Wahrscheinlich befindet sich ein unpaares Elektron in der Methylgruppe der Stellung 4 oder 5. Bei den Derivaten, die den Schwefel in Form des Sulfhydryls enthalten, findet eine Radikalwanderung zum Schwefel statt. Dabei wird der Radikalzustand am Schwefel des 4-Mercaptopyridoxins schneller gebildet als im Falle des 5-Mercaptopyridoxins. Die Disulfidbindung des Pyrithioxins ist gegenüber den Sulfhydrylbindungen der Mercaptopyridoxine stabiler. Ist der Schwefel in Form eines Thioäthers vorhanden (4,5-Methylensulfidpvridoxin), so erhält man ein Radikal vom Alkyltyp, ohne daß anschließend eine Radikalwanderung zum Schwefel auftritt. Die ESR-Untersuchungen zeigen darüber hinaus, daß die Bildung und das Zeitverhalten der Radikale nicht nur von ihrer unmittelbaren Umgebung, sondern auch von der ganzen Struktur des Moleküls abhängig sind.Herrn Prof. Dr. KurtSommermeyer zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Phospholipidgranula im verhornenden Oesophagusepithel

Zusammenfassung Im Epithel des Meerschweinchenoesophagus fanden wir mit Ausnahme des Stratum corneum in jeder Schicht 0,1–0,3 große, lamellär-strukturierte Granula. Die Granula werden meistens von einer Membran (unit-membrane) umgeben, die ein lamelläres System in sich einschließt, das eine Periodizität von 60–70 Å aufweist und aus dunklen und hellen Lamellen besteht. Unsere Annahme, daß die Granula Phospholipide enthalten, wird durch die Beobachtung unterstützt, daß die Lokalisation der lichtmikroskopisch durchgeführten Baker-Reaktion vollkommen mit der Verteilung der lamellären Granula im elektronenmikroskopischen Bild übereinstimmt. Nach Pyridinextraktion ist die Baker-Reaktion negativ, während im elektronenmikroskopischen Material an Stelle der Granula nur Vakuolen zu finden sind.Die Granula erscheinen im Stratum germinativum meistens in Verbindung mit dem Golgiapparat und entleeren sich in Höhe des Stratum granulosum in den interzellulären Raum. Zwischen den Lamellen des Stratum corneum ist das Material der Granula als eine homogene, dunkle, amorphe Deckschicht vorhanden. Ihre Aufgabe besteht wahrscheinlich in der Steigerung der Resistenz der Hornschicht.

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Summary Lamellated granules of 0,1 to 0,3 in diameter are consistently found in all strata of the keratinizing epithelium of the guinea pig oesophagus. The granules are surrounded by a single membrane (unit membrane) and contain a lamellated system consisting of dark and light bands showing a periodicity of 60 to 70 Å. The supposed phospholipid nature of the granules was supported by the positive Baker-reaction at the light microscope level. The distribution of the Baker-positive substance was identical with that of the lamellated granules at the electron micrograph. After extraction with pyridin, the Baker-reaction turned out to be negative while on the electron micrographs the substance of the lamellated granules was lost.The granules first appear near the Golgi region of the stratum germinativum and are emptied into the extra-cellular space at the level of the stratum granulosum. The substance of the granules, after having lost their lamellated structure, remains between the keratinized layers as a homogenous, dense material. Its function probably consists in increasing the resistance of the cornified layer against chemical agents.

     

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Zur Feinstruktur der Oocyten mariner Teleosteer

Zusammenfassung 1. Die Feinstruktur verschiedener Entwicklungs-Stadien von Oocyten mariner Teleosteer wurde elektronenmikroskopisch untersucht.2. Das überwiegende Strukturelement sind Membranen und Membransysteme.3. Die primäre Oocytenmembran im engeren Sinne ist eine typische Zellmembran, die sich nicht von anderen Zellmembranen unterscheidet.4. In jungen Entwicklungsstadien ist der Kontakt zwischen Oocyten und Follikel besonders eng. Die Oocytenmembran und der Interzellularraum verschwinden in engbegrenzten Bereichen.5. Die Oocytenmembran bildet Mikrovilli, die entweder gleichmäßig über die Eizell-Oberfläche verteilt sind oder in Gruppen zusammenstehen.6. Außerhalb der Oocyte wird zwischen den Mikrovilli eine homogene Substanz angelagert und damit die Bildung der Corticalschichten eingeleitet.7. Die Eirinde (Cortex) besteht aus zwei Schichten. Die äußere kann leistenförmige Erhebungen tragen, aus der inneren können sich fibrilläre Bündel differenzieren, die die Hülle enorm verstärken. Die Verbindung nach außen wird durch Radialkanäle aufrechterhalten, die sich erst kurz vor der Eiablage durch Verquellung der Fibrillenbündel schließen.8. Die Kernhülle besteht aus einer äußeren und einer inneren Membran, dazwischen liegt die perinucleäre Zisterne. Poren sind häufig, annulusartige Strukturen seltener.9. Die Kerne vergrößern während des Wachstums der Oocyten ihre Oberfläche durch Ausbuchtungen, in denen gewöhnlich ein Nucleolus liegt. Nucleolarmaterial wird an das Cytoplasma abgegeben.10. Von der Kernhülle schnüren sich Vesikel in das Cytoplasma ab, die sich in jungen Oocyten zu Membransäckchen formieren. Die Membransäckchen umgrenzen größere, weitgehend geschlossene Bezirke im Plasma, in denen unter Beteiligung von Mitochondrien Dotter gebildet wird. Sie wandern dann nach außen und zerfallen unter der Zellmembran in Vesikel.11. Ergastoplasma findet sich reichlich in den Zellen des Follikelepithels, kaum in der Oocyte selbst.12. Mitochondrien treten zuerst in Kernnähe auf, später erfüllen sie das Cytoplasma. Die Form ihrer Innenstrukturen ist variabel.13. Durch konzentrische Umgruppierung der Innenstrukturen gehen aus den Mitochondrien vielschichtig-membranöse Körper hervor, die in älteren Oocyten enge topographische Beziehung zu dem spärlich vorhandenen Ergastoplasma haben.14. Die Mitochondrien geben nach Umordnung ihrer Innenstrukturen langgestreckte, schmale Vesikel an das Cytoplasma ab. Damit wird nicht nur membranöses Material geliefert, es öffnet sich auch eine direkte Verbindung vom inneren Chondrioplasma zum Cytoplasma.15. Das diffus aus dem Kern austretende Material wird — wenigstens zum Teil — in den Hohlkehlen aufgewundener Mitochondrien konzentriert.16. Die in den Mitochondrien nachgewiesenen osmiophilen Partikel sind nicht Zentren der Dotterbildung (wie vielleicht beiRana).17. Zwei Wege der Dotterbildung werden unterschieden: frei im Cytoplasma oder innerhalb membranumschlossener Bezirke. Im Cytoplasma entsteht vor allem Lipoid-Dotter, innerhalb von Membranen Eiweißdotter.18. Der Dotterkern der Fischoocyten ist einfach granulär ohne weiteren Strukturinhalt. Er besteht aus Kernmaterial, das sich in einem mittleren Cytoplasmabereich vielleicht unter Mithilfe von Mitochondrien gesammelt hat und zur Zellperipherie wandert, wobei sich der Komplex wieder auflöst.19. Die Dalton-Komplexe bestehen aus 4 bis 5 flachen Zisternen, die nach den Seiten Vesikel abschnüren.20. Vesikel verschiedenster Herkunft übernehmen einen Teil des Stofftransportes in der Eizelle und als Pinocytose-Vesikel auch den Austausch zwischen Follikelzellen und Oocyte.21. Ribosomen treten im Cytoplasma der Oocyte erst dann auf, wenn Nucleolarsubstanz den Kern verlassen hat.22. Der zur Oocyte gehörende Follikel besteht aus dem Follikelepithel, der Basalmembran und der Theca folliculi.23. Der Interzellularraum zwischen Oocyte und Follikelepithel wird durch Einlagerung vor allem von Mucopolysacchariden zur Zona pellucida.24. Bei der Ovulation trennt sich die Oocyte entlang der Basalmembran vom Follikel.25. Die Barriere zwischen Blut und Oocyte besteht aus mindestens fünf Schichten.26. Eine klare Definition der Strukturen zwischen Oberflächenepithel und Oocytenplasma wird angestrebt.27. Die als Ultrafilter dienende Basalmembran ist in artspezifischer Weise ein- oder vielschichtig.28. Demersale Eier sind widerstandsfähig durch dicke Hüllschichten. Planktische Eier sind leichter gebaut, weichen in Einzelheiten der Konstruktion aber bei verschiedenen Arten voneinander ab.29. Das Differenzierungsgeschehen ist Ausdruck der der Eizelle innewohnenden oogenetischen Potenz.30. Nur die gemeinsame Betrachtung von Struktur und Funktion vermag zum vollen Verständnis der in der Oocyte ablaufenden Vorgänge zu führen.

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On the ultrastructure of the oocytes of marine teleosts

The fine structure of various stages of development of oocytes of several marine teleosts was studied by electron microscope. The primary membrane of the oocyte represents a typical cell membrane. The contact between the oocyte and the follicle is particularly close in early stages. The membrane of the oocyte and the intercellular space disappear in closely restricted areas. Outside the oocyte a homogeneous substance is applied between the microvilli introducing the forming of the cortical layers. The cortex consists of two layers: the outer one may bear ledge-like elevations; the inner one may form bundles of fibrils, which strengthen the cortex. During growth of the oocyte the surface of the nucleus is enlarged by indentations in which a nucleolus is almost always located. Nucleolar material is supplied to the cytoplasm. Mitochondria first appear near the nucleus; later they fill up the cytoplasm. Through concentrical regrouping of their inner structure, the mitochondria are transformed into multi-layered, membranous bodies which have a close topographical relation to the sparse ergastoplasm. After regrouping of their inner structures, the mitochondria detach small elongated vesicles into the cytoplasm. In this way, not only membranous material is delivered but also an immediate contact between the inner chondrioplasm and the cytoplasm is reached. There are two ways of yolk production: in the unconfined cytoplasm (lipid yolk) and within certain areas surrounded by membranes (protein yolk). The yolk nucleus of teleost oocytes is granulous and bears no other elements of structure. The intercellular space between the oocyte and the follicular epithelium is transformed into zona pellucida by storing of special mucopolysaccharides. During ovulation the oocyte is separated from the follicle along the basement membrane. The barrier between blood and the oocyte consists of at least 5 layers. The basement membrane, which serves as ultra filter, has one or more layers, depending on the species. The high resistance of demersal eggs is related to their thick cortical layers. Planktontic eggs are of more delicate structure, the details of their construction, however, vary among species.

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Habilitationsschrift zur Erlangung der venia legendi an der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Justus Liebig-Universität Gießen.     

An ultrastructural study of the carotid body of horse and dog

Summary Carotid body tissue from horse and dog has been investigated ultrastructurally. Several cell types are recognized: glomus cells which are regarded as chemoreceptors, sustentacular cells which enclose the glomus cells, and nerve fibers.The glomus cells contain electron dense granules which are interpreted as packages of biogenic monoamines. There are both dark and light glomus cells, the former containing more granules and ribosomes. Invaginations of the plasma membranes as well as free coated vesicles are often seen in the cytoplasm of glomus cells. Nerves within the glomus lobules are generally wrapped by sustentacular cells, but nerve endings are also seen in close contact with the glomus cells. Some endings contain synaptic vesicles as well as a great concentration of mitochondria. The corresponding fibers are thought to be efferent. Another type of contact is interpreted as en passant synapses of afferent fibers.The author wishes to express his gratitude to Professor L. Nicander who initiated this project and took most of the micrographs and to Professor Nils Obel and associate Professor Gustav Björk at the Royal Veterinary College for their valuable help with the surgical procedure and to Dr. Martin Ritzén of the Royal Medical College for making the tests for biogenic monoamines.     

Untersuchungen über die Anteile zentralnervöser Aktionen an der taxisspezifischen Ermüdung beim Beutefang der Erdkröte (Bufo bufo L.)

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurden die neurophysiologischen Grundlagen der taxisspezifischen Ermüdung beim Beutefang der Erdkröte (Bufo bufo L.) mit Hilfe von Hirnausschaltungen näher untersucht. Die Befunde wurden mathematisch-statistisch ausgewertet.Nach wiederholter Auslösung der Richtbewegung durch Reizung eines konstanten Retinabereiches mit einer bewegten Beuteattrappe sinkt die Reaktionsbereitschaft ab. Das Maß für die Bereitschaft ist die Anzahl vergeblicher Richtbewegungen dieser Reizserie. Innerhalb einer Reizserienfolge (mehrere Reizserien, getrennt durch Erholungspausen konstanter Dauer) zeigt die Abnahme der Reaktionsanzahlen je Reizserie einen exponentiellen, periodisch gedämpften Verlauf. Dem periodischen Ausschwingen der Reaktionsbereitschaft innerhalb einer Reizserienfolge kann die Verknüpfung von zwei Vorgängen zugrunde liegen: einem stetig abklingenden, exponentiellen, und einem periodischen Vorgang (Oszillation).Der exponentielle Verlauf läßt sich durch Variation der Erholungspausen ändern. Bei kurzen Erholungspausen sinken die Reaktionsanzahlen in aufeinanderfolgenden Reizserien schneller ab als bei langen Pausen.Durch triebbestimmende Faktoren, wie Jahreszeit, Tageszeit und Sättigungsgrad, läßt sich die allgemeine Reaktionshöhe verändern. Einflüsse auf den exponentiellen Verlauf konnten meistens nicht nachgewiesen werden.Nach partiellen Vorderhirnexstirpationen sinken die Reaktionsanzahlen im Verlauf der Reizserienfolge schneller als vor der Operation. Die Amplitude der Oszillation hat sich gegenüber den Normaltieren erhöht. Vorderhirnlose Kröten versagen beim Beutefang; das Fluchtverhalten bleibt jedoch erhalten.Nach Defekten im dorsalen Bereich des Zwischen- und des Mittelhirns (tammhirndefekte) vermindern sich die Reaktionsanzahlen innerhalb einer Reizserienfolge oft sehr viel langsamer als bei intakten Tieren. Amplitude, Frequenz und Dämpfung der Oszillation haben sich häufig verringert. Stammhirndefekte Kröten zeigen gesteigerte (enthemmte) Beutefangreaktionen. Sie schnappen nach beliebig großen, bewegten Gegenständen. Das Fluchtverhalten fällt aus. Je nach der Größe und der Lage des Defektes kann das Beuteverhalten selektiv für ein Auge, für beide Augen oder auch für getrennte Retinabereiche enthemmt werden. In gleicher Weise reagieren auch stammhirndefekte vorderhirnlose Kröten.Die taxisspezifische Ermüdung der Erdkröte (Bufo bufo L.) läßt sich als Folge einer reizspezifischen Nachwirkung deuten, die während einer Reizserie laufend zunimmt und die Ausführung der zugeordneten Reaktion hemmt. Das zentrale Wirkungsgefüge wird erörtert.

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Investigations on central nervous actions to the taxis-specific fatigue in the prey-catching behaviour of the common toad (Bufo bufo L.)

Summary In the experiments described in the present paper, the author tried, by means of brain lesions to become nearer acquainted with the neurophysiological fundamentals of the taxis-specific fatigue in the prey-catching behaviour of the Common Toad (Bufo bufo L.). In statistical analyses, the results could be treated.When the release of the turning movements, by stimulating a constant part of the retina with a moving prey-dummy, is repeated, the responsiveness decreases (Fig. 4). Index of this responsiveness is the number of futile turning movements in a certain stimulus series. Within a sequence of series (several stimulus series separated by recovery intervals of constant duration), the decrease of response numbers in each series takes an exponential (Figs. 6 and 18 b normal), periodically (Figs. 6 and 18c normal) quenched course. This leads to the conclusion that an exponential process interferes with an oscillation.The exponential course can be altered by varying the recovery intervals. When the intervals are short, the response numbers decrease, in successive stimulus series, faster than when the pauses are long (Fig. 6).The general level of reaction can be changed by factors which determine the motivation, e.g. by season, temperature, and degree of satiation. Influences upon the exponential course could, mostly, not be ascertained.After the telencephalon has been partially extirpated, the response numbers diminish faster than before the operation (Figs. 10 and 11). The amplitude of the oscillation is higher than it is with normal individuals (Fig. 18a–c VH/E₂ and VH/E₃). Toads having no telencephalon fail to catch prey; the escape behaviour, however, is maintained.As a result of lesions in the dorsal regions of the diencephalon and mesencephalon (STH-lesions, Fig. 3), the response numbers often diminish, within a sequence of stimulus series, much slower than they do with intact animals (Fig. 12 STH/D₁). Amplitude, frequency and quenching of the oscillation often have decreased (Fig. 19a–c Sth/D ₁+VH). Toads operated in this way show excessive prey catching reactions. They snap at moving objects of whatever size (Fig. 15). The escape behaviour fails. According to the size and localization of the defect, the prey-catching behaviour can be intensified selectively for one eye, for both of them, or for separated parts of the retina. Toads defective in the dorsal regions of their diencephalon and mesencephalon (STH-lesion) and deprived of their telencephalon, react in the same manner (Figs. 13 and 20 STH/D_{1, 2}-VH).The taxis-specific fatigue of Bufo bufo L. can be interpreted as a consequence of a stimulus-specific after-effect (Fig. 17), which increases continuously during a series of stimuli and inhibits the realization of the coordinated reaction. Finally, the author discusses the central meachnism (Fig. 16).

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Zum Teil mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Ew 7/1 a u. b und Ew 7/2).