Hubert Ziegler

Der Einfluss der Belichtung auf Die NADP+-Abhängige Glycerinaldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase

Summary1.In green leaves of the Angiospermae investigated here illumination causes a reversible increase in activity of NADP+-dependent glycerinaldehyde-3-phosphatedehydrogenase compared with the dark values.2.Illumination does not show this effect on the NAD+-dependent enzyme.3.Changing from dark to light and vice versa the new level of activity (by the present conditions) is attained in about 20 minutes.4.The light-induced increase of activity also takes place in CO2-free atmosphere as well as after application of actinomycin C.5.Chloramphenicol blocks the effect of light.6.It is concluded that illumination causes an increased synthesis of the NADP+-dependent GPD and it is supposed that this is caused by the increased supply of cofactors.Zusammenfassung1.Belichtung bewirkt in den grünen Blättern der untersuchten Angiospermen eine reversible Aktivitätssteigerung der NADP+-spezifischen Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase gegenüber den Dunkelwerten.2.Das NAD+-spezifische Enzym zeigt diesen Effekt nicht.3.Beim Übergan vom Dunkeln zum Hellen und umgekehrt wird (bei den gewählten Bedingungen) das neue Aktivitätsniveau in etwa 20 min erreicht.4.Die lichtinduzierte Aktivitätssteigerung erfolgt auch in CO2-freier Atmosphäre und bei Zufuhr von Actinomycin C.5.Chloramphenicol hemmt den Lichteffekt.6.Es wird geschlossen, daß bei Belichtung eine verstärkte Synthese der NADP+-spezifischen GPD erfolgt, und vermutet, daß dies durch die vermehrte Anlieferung von Cofaktoren verursacht wird.

Die räumliche Verteilung von35S und die Art der markierten Verbindungen in Spinatblättern nach Begasung mit35SO2

Zusammenfassung1.Eine Arbeitsweise zum Umgang mit radioaktiven Gasen, speziell mit35SO2, wird beschrieben.2.Eine elektrophoretische Trennmethode für Sulfit, Sulfat, schwefelhaltige Aminosäuren und N-Äthylmaleinimid-Verbindungen mit SH-haltigen Aminosäuren wird angegeben.3.Es wurde ein Verfahren zum gaschromatographischen Nachweis von SO2 ausgearbeitet; die Nachweisgrenze liegt bei 20 ppm.4.Die Verteilung von35S im Spinatblatt nach Begasung mit35SO2 wurde mikroautoradiographisch untersucht. Nach 7stündiger Begasung mit 50 ppm ist eine 2–5fache Anreicherung des Isotops in den Schließzellen der Spaltöffnungen gegenüber den übrigen Epidermiszellen zu beobachten. Ein Teil des35S tritt in die Leitbahnen über.5.Die chemische Verteilung des35S nach Begasung mit35SO2 wurde untersucht. Es ergab sich ein rascher Einbau in Cystein, Glutathion und noch unbekannte lösliche sowie in unlösliche Schwefelverbindungen und eine Oxydation von Sulfit zu Sulfat in beträchtlichem Umfang.6.Die Befunde wurden im Hinblick auf den Mechanismus der Schadwirkung des SO2 diskutiert.

Über die Regulation der Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase in Spinatchloroplasten durch Licht

Summary1.The activity of the glucose-6-phosphate dehydrogenase (D-glucose-6-phosphate: NADPH oxidoreductase, EC 1.1.1.49) in the homogenate of illuminated leaves of Spinacea oleracea L. (30 min with 30000 Lux) is about 30% lower than in the dark controls.2.Illumination of isolated chloroplasts (10000 Lux) causes a fast inhibition of the enzyme activity which reaches about 45% after 20 min.3.The activity of the 6-phosphogluconate dehydrogenase (6-phospho D-gluconate: NADP+ oxidoreductase, EC 1.1.1.44) is not affected by illumination.4.These results confirm the idea that illumination results in a switch from the oxidative to the reductive pentose phosphate cycle via light-dependent regulation of glucose-6-phosphate dehydrogenase.

Die salzdrüsen vonLimonium vulgare

SummaryThe fine structure of the salt-glands in the leaf epidermis ofLimonium vulgare was investigated. The glands are very similar to those ofStatice Gmelini (Ruhland, 1915). The main results were as follows:1.All gland cells have dense cytoplasma, large nuclei, numerous mitochondria and sometimes protuberances of the cell wall.2.The passage spots in the cutinized “border cap” between the outer “cup cells” and the “collecting cells” show numerous plasmodesmata.3.The cell wall protuberances in the gland cells often grow out in connection with plasmodesmata and not seldom include parts of the cytoplasm.4.In the inner “cup cells” the mitochondria sometimes show paracrystalline inclusions.5.In the gland cells (with the exception of the outer “cup cells”) electron-dense belts are often formed.6.The “border caps” under the secretion-pores have no direct contact with the protoplast of the secretion cells but are attached to the outer cell wall.ZusammenfassungDie Feinstruktur der Salzdrüsen in der Blattepidermis vonLimonium vulgare Mill. wurde elektronenmikroskopisch untersucht. Sie ähneln in ihrem Bau weitgehend den vonRuhland (1915) lichtmikroskopisch untersuchten Drüsen vonStatice Gmelini. Folgende Ergebnisse sind hervorzuheben:1.Alle Drüsenzellen sind durch dichtes Plasma, groß Zellkerne, zahlreiche Mitochondrien und z. T. durch Wandprotuberanzen ausgezeichnet.2.Die Durchlaßstellen in der kutinisierten Grenzkappe zwischen den äußeren Becherzellen und den Sammelzellen sind mit zahlreichen Plasmodesmen versehen.3.Die Wandprotuberanzen in den Drüsenzellen werden häufig im Anschluß an Plasmodesmen gebildet und schließen nicht selten Plasmateile in sich ein.4.In den inneren Becherzellen enthalten die Mitochondrien gelegentlich parakristalline Einschlüsse.5.In den Drüsenzellen (außer den äußeren Becherzellen) werden häufig elektronendichte Bänder ausgebildet.6.Die Grenzkappen unter den Sekretionsporen sitzen nicht direkt dem Plasma der Sekretionszellen, sondern deren Außenwand an.

Der ATP-Gehalt der Siebröhrensäfte von Laubbäumen

Es wurde bereits fruher darauf hingewiesen (Ziegler 1958), das der Stofftransport in den Siebrohren in jedem Falle einen Energieaufwand erfordert, gleichgultig, nach welchem Mechanismus er erfolgen mag. Auf Grund der vielfaltigen cytologischen Erfahrung, das die reifen, kernlosen Siebrohren keine oder nur wenige (und dann in der Regel strukturell i veranderte) Mitochondrien aufweisen, die Geleitzellen aber ganz besonders reich an diesen Organellen sind, liegt die Vermutung nahe, das die in den Siebrohren benotigte Energie zum grosten Teil von den umliegenden Zellen (bei den Angiospermen wohl vorwiegend den Geleitzellen) in Form chemischer Energie zugefuhrt wird. Fur die Wirkung des ATP1 auf den Stofftransport gibt es einige experimentelle Hinweise. So fanden Kursanov u. Brovoenko (1961 ; vgl. auch Kursanov 1961, 1963) bei der Zuckerrube eine Beschleuni gung des Abtransportes C14-markierter Assimilate, wenn die Blatter mit ATP infiltriert wurden. Ullrich (1962) erhielt eine deutliche Forderung des Fluoresceintransportes im Phloem der Blattnerven von Pelargonien, wenn er gleichzeitig mit dem Farbstoff ATP applizierte. In beiden Fallen ist aber — auch nach Meinung der Autoren — wohl mehr der Ubertritt der Wanderstoffe in die Leitbahnen (bzw. die Wanderung im Parenchym) erleichtert als der Transport in den Siebrohren selbst. Fur das Vorliegen von ATP in den Siebrohren selbst gab es bisher nur Indizien. Ziegler u. Kluge (1962) fanden im Siebrohrensaft von Robinia auffallend hohe Adeninkonzentrationen und ein Enzymsystem, das ATP bis zum Adenin abbaute ; es lag daher nahe, an die Entstehung des Adenins aus ATP zu denken. Pavlinova u. Afanasieva (1962;

Die Salzdrüsen von Limonium vulgare

Using a combination of microautoradiographic detection of chloride and an electronmicroscopic localisation of silver precipitation an attempt was made to elaborate the intracellular distribution of chloride and the pathway of this ion in the leaf. The main results were as follows: 1. It was shown that chloride occurs in the chloroplasts and probably also in the nuclei. 2. There are indications for an apoplastic and a symplastic transport of the chloride. 3. The findings do not suggest a rise of the chloride concentration in the cytoplasm between the parenchyma and the gland cells.SummaryUsing a combination of microautoradiographic detection of chloride and an electronmicroscopic localisation of silver precipitation an attempt was made to elaborate the intracellular distribution of chloride and the pathway of this ion in the leaf. The main results were as follows:1.It was shown that chloride occurs in the chloroplasts and probably also in the nuclei.2.There are indications for an apoplastic and a symplastic transport of the chloride.3.The findings do not suggest a rise of the chloride concentration in the cytoplasm between the parenchyma and the gland cells.ZusammenfassungDurch eine Kombination von mikroautoradiographischem Chloridnachweis und elektronenoptischer Lokalisierung von Silberfällungen wurde versucht, die intracelluläre Verteilung des Chlorids und den Weg des Ions im Blatt zu verfolgen. Dabei ergaben sich unter anderem folgende Ergebnisse:1.Es konnte ein Auftreten des Chlorids in Chloroplasten sichergestellt, im Zellkern wahrscheinlich gemacht werden.2.Es ergaben sich Hinweise für einen apoplastischen und eine symplastischen Chloridtransport.3.Für einen Konzentrationshub des Ions zwischen dem Plasma der Parenchymzellen und dem der Drüsenzellen konnten keine Anhaltspunkte erhalten werden.

Enzymaktivitäten im Siebröhrensaft von Robinia pseudoacacia L. und anderer Baumarten

Summary1.Electron microscopic studies of the sieve tube sap obtained from the secondary phloem of Robinia pseudoacacia by the method of Hartig (1860) showed the presence of well developed mitochondria in addition to membrane fragments.2.In this sieve tube sap the following enzymes could be detected qualitatively: UTP-glucose-1-phosphate-uridyl transferase, UDPG-fructose glucosyl transferase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, hexokinase (for glucose and fructose), phosphohexose isomerase, phosphofructokinase, and UDPG-pyrophosphatase.3.The following enzymes were determined quantitatively: phosphorylase, amylase, aldolase, triosephosphate isomerase, NAD+-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, phosphoglyceromutase, enolase, pyruvate kinase, pyruvate decarboxylase, alcohol dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, fumarase, malate dehydrogenase, glutamate-pyruvate transaminase, glutamate dehydrogenase, glutamate-oxalacetate transaminase, and anorganic pyrophosphatase.4.The following enzymes could not be detected: UDGP dehydrogenase, UDPG-fructose-6-phosphate-glucosyltransferase, invertase, phosphoglucomutase, lactate dehydrogenase, and citrate synthase.5.The enzyme pattern in the sieve tube saps of Tilia platyphyllos, Carpinus betulus, Fraxinus americana, Quercus borealis maxima, and Salix viminalis is qualitatively similar to that of Robinia, but shows quantitative differences (as far as analyzed).6.The meaning of the results for the metabolism and function of the sieve tubes in situ is discussed.1. Electron microscopic studies of the sieve tube sap obtained from the secondary phloem of Robinia pseudoacacia by the method of Hartig (1860) showed the presence of well developed mitochondria in addition to membrane fragments. 2. In this sieve tube sap the following enzymes could be detected qualitatively: UTP-glucose-1-phosphate-uridyl transferase, UDPG-fructose glucosyl transferase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, hexokinase (for glucose and fructose), phosphohexose isomerase, phosphofructokinase, and UDPG-pyrophosphatase. 3. The following enzymes were determined quantitatively: phosphorylase, amylase, aldolase, triosephosphate isomerase, NAD(+)-dependent glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, phosphoglyceromutase, enolase, pyruvate kinase, pyruvate decarboxylase, alcohol dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, fumarase, malate dehydrogenase, glutamate-pyruvate transaminase, glutamate dehydrogenase, glutamate-oxalacetate transaminase, and anorganic pyrophosphatase. 4. The following enzymes could not be detected: UDGP dehydrogenase, UDPG-fructose-6-phosphate-glucosyltransferase, invertase, phosphoglucomutase, lactate dehydrogenase, and citrate synthase. 5. The enzyme pattern in the sieve tube saps of Tilia platyphyllos, Carpinus betulus, Fraxinus americana, Quercus borealis maxima, and Salix viminalis is qualitatively similar to that of Robinia, but shows quantitative differences (as far as analyzed). 6. The meaning of the results for the metabolism and function of the sieve tubes in situ is discussed.

Untersuchungen über ATP und andere organische Phosphorverbindungen im Siebröhrensaft von Yucca flaccida und Salix triandra

Summary1.Like the sieve tube sap of dicotyledons analysed so far, the phloem exudate of Yucca flaccida contains a high level of ATP, i.e. 615 μg/ml on the average. ATP concentration in the phloem exudate does not decrease during extended periods of exudation.2.The pattern of labelled phosphorylated compounds after feeding of 32PO4---is essentially similar in the phloem exudate of Yucca flaccida and in the exudate from the mouth parts of aphids feeding on Salix triandra phloem.3.The label was incorporated very rapidly into most of the phosphorylated organic compounds present in the exudate of Yucca flaccida. in the first phase after feeding of 32PO4---only the label in fructose-1,6-diphosphate and possibly the label in ATP was still increasing in relation to the total radioactivity. This increment was correlated to a loss of radioactivity in the inorganic phosphate fraction.4.Specific radioactivity of inorganic phosphate and ATP in the sieve tube sap of Yucca flaccida increased continuously throughout the experiments while 32PO4−was administered externally. This trend continued for some time after removal of the external source of label.1. Like the sieve tube sap of dicotyledons analysed so far, the phloem exudate of Yucca flaccida contains a high level of ATP, i.e. 615 μg/ml on the average. ATP concentration in the phloem exudate does not decrease during extended periods of exudation. 2. The pattern of labelled phosphorylated compounds after feeding of (32)PO 4 (---) is essentially similar in the phloem exudate of Yucca flaccida and in the exudate from the mouth parts of aphids feeding on Salix triandra phloem. 3. The label was incorporated very rapidly into most of the phosphorylated organic compounds present in the exudate of Yucca flaccida. in the first phase after feeding of (32)PO 4 (---) only the label in fructose-1,6-diphosphate and possibly the label in ATP was still increasing in relation to the total radioactivity. This increment was correlated to a loss of radioactivity in the inorganic phosphate fraction. 4. Specific radioactivity of inorganic phosphate and ATP in the sieve tube sap of Yucca flaccida increased continuously throughout the experiments while (32)PO 4 (-) was administered externally. This trend continued for some time after removal of the external source of label.

Enzyme des Kohlenhydratstoffwechsels in Nektarien

1. The activity of some important enzymes of carbohydrate metabolism was investigated in several fractions of homogenized tissues of nectaries from Deutzia scabra and Convolvulus sepium in the secretion-phase. Considerable activity was found for the particle-associated hexokinase and the soluble fructokinase, phosphohexoseisomerase, sucrase, UTP-glucose-1-phosphate-uridyltransferase, acid and alkaline phosphatases, and pyrophosphatase. The activity of phosphoglucomutase was smaller, and that of starch-hydrolases and-phosphorylases and of sucrose-synthetase was very weak. 2. The meaning of these results in relation to the metabolism and the secretion of carbohydrates in nectaries is discussed.Summary1.The activity of some important enzymes of carbohydrate metabolism was investigated in several fractions of homogenized tissues of nectaries from Deutzia scabra and Convolvulus sepium in the secretion-phase. Considerable activity was found for the particle-associated hexokinase and the soluble fructokinase, phosphohexoseisomerase, sucrase, UTP-glucose-1-phosphate-uridyltransferase, acid and alkaline phosphatases, and pyrophosphatase. The activity of phosphoglucomutase was smaller, and that of starch-hydrolases and-phosphorylases and of sucrose-synthetase was very weak.2.The meaning of these results in relation to the metabolism and the secretion of carbohydrates in nectaries is discussed.

Verwendung von45Calcium zur Analyse der Stoffversorgung wachsender Früchte

ZusammenfassungDas im Phloem nicht wanderfähige45Calcium wird aus wachsenden Früchten vonCucurbita maxima durch den Fruchtstiel abtransportiert, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die eine Normaldiffusion nicht zu erzielen vermag. Es wird dies als Indiz für einen Rückstrom im Xylem betrachtet.