Friedl Weber

Plasmolyseform und Protoplasmaviskosität

1. Der Beweis, daß aus der Plasmolyseform tatsächlich auf den Viskositätszustand des Protoplasmas geschlossen werden kann, wurde durch zur Kontrolle vorgenommene Viskositätsbestimmungen mittels der Zentrifugierungsmethode erbracht. 2. Konvexe Plasmolyseform ohne Plasmafäden spricht für relativ niedere Protoplasmaviskosität. 3. Eckige (oder Krampf-) und konkave Plasmolyse und das Auftreten zahlreicher Plasmafäden, die nicht oder nur langsam eingezogen werden, spricht für höhere Viskositätsgrade des Protoplasmas. 4. Ein spezieller Fall der Plasmolyseform bei Spirogyren ist die „Schraubenplasmolyse”; sie ist der Ausdruck einer Versteifung des Chromatophorenbandes; in besonders ausgeprägter Weise tritt sie unter der oligodynamischen Wirkung des Kupferions auf. 5. Die Beobachtung der Plasmolyseform, insbesondere auch des Fadenziehens (Weber 1921, Cholodny 1924), gibt demnach ein einfaches, geeignetes Hilfsmittel ab, um den Viskositätszustand des Protoplasmas und seine Veränderungen zu beurteilen. Der Beweis, daß aus der Plasmolyseform tatsächlich auf den Viskositätszustand des Protoplasmas geschlossen werden kann, wurde durch zur Kontrolle vorgenommene Viskositätsbestimmungen mittels der Zentrifugierungsmethode erbracht. Konvexe Plasmolyseform ohne Plasmafäden spricht für relativ niedere Protoplasmaviskosität. Eckige (oder Krampf-) und konkave Plasmolyse und das Auftreten zahlreicher Plasmafäden, die nicht oder nur langsam eingezogen werden, spricht für höhere Viskositätsgrade des Protoplasmas. Ein spezieller Fall der Plasmolyseform bei Spirogyren ist die „Schraubenplasmolyse”; sie ist der Ausdruck einer Versteifung des Chromatophorenbandes; in besonders ausgeprägter Weise tritt sie unter der oligodynamischen Wirkung des Kupferions auf. Die Beobachtung der Plasmolyseform, insbesondere auch des Fadenziehens (Weber 1921, Cholodny 1924), gibt demnach ein einfaches, geeignetes Hilfsmittel ab, um den Viskositätszustand des Protoplasmas und seine Veränderungen zu beurteilen.

Plasmolyse und „Surface precipitation reaction“

ZusammenfassungZellen vonSpirogyra sp. und der Epidermis der Zwiebelschuppe vonAllium cepa vertragen die Plasmolyse mit 2 mol Harnstofflösung gut.I.Werden diese Zellen aber mit 0,1 mol Kaliumoxalat eine Minute lang vorbehandelt, dann vertragen sie die Plasmolyse nicht, gehen vielmehr dabei rasch, zugrunde (beiAllium tritt anstatt der echten Plasmolyse eine Vakuolenplasmolyse, ein „Tonoplasten-Stadium“, ein).II.Dagegen wird Plasmolyse in Ca-Chloridlösung auch nach Oxalat-Vorbehandlung gut vertragen. Für dieses Ergebnis wird folgende Erklärung gegeben:1.Bei der Plasmolyse wird die äußere Plasmahaut zerstört; soll der Protoplast am Leben bleiben, so muß eine neueäußere Plasmahaixt gebildet (bzw. die alte Plasmahaut repariert) werden.2.Die Bildung einer neuen äußeren Plasmahaut ist nur möglich, wenn Calcium frei vorhanden ist. Wird durch das Oxalat das Calcium gebunden, von der Protoplasmaoberfläche entfernt, dann kann keine neue äußere Plasmahaut gebildet werden, der Harnstoff hat dann freien Eintritt in das Protoplasma und das Protoplasma verfällt der Quellungsdegeneration.3.Es besteht in dieser Hinsicht eine auffallende Analogie mit der Hautbildung an durch Verletzung freigelegtem Mesoplasma; auch die dabei eine Rolle spielende „surface precipitation reaction“ kommt nach Heilbrunn nur bei Gegenwart von Calcium zustande. In den Versuchsergebnissen und der ihnen gegebenen Deutung wird ine Stütze gesehen für folgende Vorstellungen:a)Die Semipermeabilität des Protoplasten ist durch eine äußere Plasmahaut (nicht nur durch die Vakuolenhaut) bedingt.b)Die plasmolytischen Methoden erlauben es häufig nicht, die „normale“ Permeabilität des Protoplasten zu messen, es wird nur eine pathologisch veränderte „Plasmolyse-Permeabilität“manifest.

Vakuolen-Kontraktion Vital gefärbter Elodea-Zellen

ZusammenfassungI.In mit Neutralrot gefärbtenElodea-Blatt-Zellen tritt Vakuolenkontraktion ein.II.Die lebhafte Rotationsströmung des an den Querwänden angehäuften, verflüssigten Protoplasmas beweist eine hohe Vitalität dieser Zellen.III.Mitteilung wird ferner gemacht u. a. über1.ähnlichkeit der Vakuolenkontraktion mit der Kappenplasmolyse2.Vitalfärbung der Chloroplasten3.Verhalten des Zellkernes4.Versuch einer Deutung der Mechanik der Vakuolenkontraktion.

Harnstoff-Permeabilität ungleich alter Spirogyra-Zellen

ZusammenfassungIn den Fäden vonSpirogyra sp. (crassa?) verhalten sich die Zellen gegenüber Harnstofflösungen vollkommen verschieden.Die einen Zellen sind für Harnstoff „impermeabel“; sie lassen sich in hypertonischen Harnstofflösungen plasmolysieren, die Plasmolyse geht nicht merklich zurück; diese Zellen bleiben in der Harnstofflösung lange am Leben, sie sind gegenüber Harnstoff „resistent“.Die anderen Zellen sind für Harnstoff „permeabel”; es kommt daher in hypertonischen Harnstofflösungen zu keiner Plasmolyse; diese Zellen sterben in der Harnstofflösung rasch ab, sie sind gegenüber Harnstoff nicht „résistent“.Harnstoff-impermeabel sind im allgemeinen die „jungen“ Zellen, die erst durch Teilung entstanden und noch nicht herangewachsen sind.Harnstoff-permeabel sind im allgemeinen die „alten“ Zellen, die sich schon länger nicht geteilt haben und herangewachsen sind.Von diesen beiden Regeln gibt es verschiedene Ausnahmen; besonders beachtenswert ist es, daß von den beiden Tochterzellen ein und derselben Mutterzelle nicht selten die eine Harnstoff-permeabcl, die andere impermeabel ist.Es kommen auch Zellen vor, die zwar in Harnstofflösungen zunächst plasmolysieren, deren Plasmolyse aber rasch zurückgeht. Meist zeigen solche Zellen einseitige Plasmolyse und zwar ist dann der negative Plasmolyseort an der älteren Querwand gelegen; von dieser Stelle aus dringt der Harnstoff in diese Zellen ein; an dieser Stelle tritt auch der Protoplasten-Tod zuerst ein und das Absterben schreitet dann allmählich nach dem entgegengesetzten Ende der Zelle hin fort.Die Lage des negativen Plasmolyse-Ortes wechselt mit dem Alter der Zelle.

Cytoplasma- und Kern-Zustandsänderungen bei Schließzellen

(4) Vgl. auch N. G. Kerr und W. J. Young, Australian J. exp. Biology and Medicine, 3, III . Abt., 182 (1926). (5) W. Ruhland und E. Hoffmann~ Arch. wiss. Bot., 1, 1 (1925). (6) Vgl. G. B r e d i g und M. M in a e f f~ Festschrift z. Hundertjahrf. d. T. H. Karlsruhe (1925). (7) O. Meyerhof, Die Naturwissenschaften 14, 757 (1926). (8) Vgl. auch H. v. Euler, Samml. chem. u. ehem.-techn. Vortr. 28, Nr. 6/7, S. 60 (1926). (9) W. Brenner, 0fvers. Finska Vetensk. Soe. F6rhan.~0 A~ Nr. 4 (1917--1918). (10) M.M. Brooks, Publ. Health Reports, Nr. 845 (1923). (11) Edward C. Kendall und F. F. Nord, J. biolog. Chemistry, 69, 295 (1926); F.F. Nord, J. of Physical Chemistry, 31, No. 5 (1927). (12) F. F. bTord~ DRP. 434728/120 (1924); F.F. Nord, Beitr. z. Physiologie, 2~ 301, (1924); C. Endoh, Rec. tray. chim. 44, 866 (1925). (13) Vgl. J. N. Mukherjee und B. N. Ghosh, J. Indian Chem. Soc., 17 213 (1924).

Plasmolyse-Resistenz und -Permeabilität bei Narkose

ZusammenfassungSpirogyra-Zellen mit relativ hoher Cytoplasmaviskosität plasmolysieren „schwer“ und sind gegen die Plasmolyse (speziell in Harnstofflösungen) sehr empfindlich, und zwar deshalb, weil bei solchen Zellen durch die Plasmolyse eine hochgradige pathologische Erhöhung der Permeabilität erfolgt und das rasch eindringende Plasmolytikum die Protoplaste schädigt.Wird die Cytoplasmaviskosität durch Vorbehandlung mit Narkoticis herabgesetzt, so geht die Plasmolyse „leicht“ vor sich und die Empfindlichkeit gegen die Plasmolyse ist verringert, und zwar deshalb, weil die pathologische Erhöhung der Permeabilität unterbleibt oder doch nur in geringem Ausmaße erfolgt.Die „Stärkung“ (Resistenzerhöhung) der Zellen gegen die Plasmolyse durch Narkotika geht demnach primär auf eine Herabsetzung der Cytoplasmaviskosität zurÜck, wodurch dann sekundär die Schädigung (Permeabilitätserhöhung) bei der Plasmolyse gemildert wird.Bei „schwer“ plasmolysierenden Zellen ist die „Plasmolyse-Permeabilität“ (das ist die Permeabilität bei der plasmolytischen Kontraktion des Protoplasten) stark erhöht, und solche Zellen sind daher fÜr die Bestimmung des normalen osmotischen Wertes sowie der natÜrlichen Permeabilität nicht geeignet.Der „Grad der Leichtigkeit der Plasmolyse“ ist ceteris paribus maßgebend fÜr das Ausmaß der pathologischen Erhöhung der Permeabilität und daher auch fÜr die Resistenz gegenÜber der Plasmolyse. Je „leichter“ die Zellen plasmolysieren, um so weniger wird ihre normale Permeabilität gestört, und um so besser vertragen sie die Plasmolyse.

Vakuolen-Kontraktion der Borraginaceen-Blütenzellen als SynÄrese

ZusammenfassungDie „spontane Vakuolenkontraktion“ in den Zellen der Borraginaceen-Blüten wird als SynÄrese des Zellsaftes aufgefa\t. Der Vakuoleninhalt zieht sich zusammen und scheidet sich dabei in einen unter Wahrung der Form kontrahierenden Gel- und einen flüssigen Sol-Teil. Der Sol-Teil fÄrbt sich allmÄhlich mit Neutralrot und kann dann gleichfalls eine Kontraktion erfahren (II. Vakuolenkontraktion). Anstatt dieser zweiten Vakuolenkontraktion kann auch Reizplasmolyse eintreten. Durch Plasmolyse hervorgerufene Vakuolenverkleinerung ist vielfach insofern irreversibel, als bei Deplasmolyse der Gel-Teil des Vakuoleninhaltes sich nicht mehr ausdehnt; die Deplasmolyse wird nur durch die Volumzunahme eines neugebildeten flüssigen Sol-Teiles bedingt.Es wird die Möglichkeit dargelegt, da\ die Zellsaft-SynÄrese sowie kolloidchemisch analoge ZustandsÄnderungen des Vakuoleninhaltes (Koazervation) an einer Reihe von zellphysiologischen VorgÄngen beteiligt sind.

Vitale Blattinfiltration: Eine zellphysiologische Hilfsmethode

Zusammenfassend läßt sich sagen1.Werden intakte Laubblätter in Flüssigkeiten untergetaucht 1/4 bis 2 Minuten hindurch zentrifugiert, so dringen die Flüssigkeiten in das Blattinnere ein; das Blatt wird vollständig und gleichmäßig infiltriert.2.Es wird zu zeigen gesucht, daß diese Zentrifugen-Infiltrationsmethode ein wichtiges Hilfsmittel für mannigfaltige zellphysiologische Untersuchungen abgibt.

Plasmalemma oder Tonoplast

ZusammenfassungEs wird folgende Ansicht vertreten:I.Der Beweis für die Existenz einer inneren Plasmahaut (Tonoplast) ist noch nicht erbracht.II.Es muß auch weiterhin angenommen werden, daß die Semipermeabilität des Protoplasmas durch eine äußere Plasmahaut (Plasmalemma) bedingt ist.III.Der Zellsaft der Pflanzenzellen ist häufig ein lipoidreiches Sol; ist eine flüssige Vakuolenhaut vorhanden, so ist diese nicht cytoplasmatischer Natur, stellt vielmehr die Oberflächenschicht der Vakuole selbst dar. Die Mitteilung enthält außerdem Angaben über1.den Lipoidreichtum des Zellsaftes der Stengelschuppenzellen vonMonotropa.2.die Vakuolenplasmolyse in den Epidermiszellen vonAllium nach Vorbehandlung mit Kaliumoxalat.3.das Vorkommen fester Vakuolenhäute in den Zellen der Filamente vonMimosa.

Plasmolyseform und Ätherwirkung

Zusammenfassung1.Die Plasmolyseform von Spirogyra varians wird nach 1/2-bis mehrstündigem Einfluß von 2 proz. Ätherwasser wesentlich verändert. Während die Kontrollspirogyren (in 2 proz. Rohrzuckerlösung) eckige Plasmolyseform aufweisen (Abb. 1), zeigen die Ätherspirogyren im gleichen Plasmolyticum konvexe Plasmolyseform (Abb. 2).2.Der Unterschied in der Plasmolyseform wird bei Dunkelfeldbeleuchtung noch auffälliger, indem hier an den plasmolysierten Kontrollzellen starke Protoplasmafadenbildung zu sehen ist (Abb. 3), an den Ätherzellen aber nicht.3.Nach den bisherigen Erfahrungen der Plasmolyseformuntersuchungen weist dieser Formunterschied auf folgende Veränderung des lebenden Protoplasten hin: Die Protoplasmagrenzschicht der ätherfreien Zellen besitzt eine relativ hochviscose Konsistenz und kann sich daher bei Plasmolyse nur schwer und unter starkem Fadenziehen von der Membran abheben: Hohe Klebrigkeit und „Adhäsion“ der „Hautschicht“. Die Protoplasmagrenzschicht der Ätherzellen besitzt eine relativ niedrigviscose Konsistenz und kann sich daher leicht und ohne Fadenziehen von der Membran loslösen: Geringe Klebrigkeit und „Adhäsion“ der „Hautschicht“.4.Demnach setzt der Äther bei der verwendeten Dosis und Einwirkungsdauer die Viscosität der Protoplasmagrenzschicht („Hautschicht“) herab, verringert ihre Klebrigkeit und „Adhäsion“.5.Es ist wahrscheinlich, daß dieser reversible, viscotische (protoplasmagellösende) Effekt der narkotisch-lähmenden Phase der Ätherwirkung entspricht.6.Zentrifugierungsversuche zeigen auf, daß das „Endoplasma“ durch die verwendete Ätherdosis im gleichen Sinne wie das „Ektoplasma“ verändert wird, nämlich eine Erniedrigung der Viscosität erfährt.7.Versuche mit Stengelzellen von Callisia repens führten zu analogen Ergebnissen (Abb. 6 u. 7), desgl. auch Versuche mit Elodeablattzellen.8.Für das Callisia-Material steht es fest, daß gleichzeitig mit dem Auftreten der Viscositätsverminderung der Protoplasmagrenzschicht eine Erhöhung der Permeabilität für Harnstoff sich einstellt.