Werner Peters

Vorkommen, zusammensetzung und feinstruktur peritrophischer membranen im tierreich

Peritrophic membranes do not only occur in insects and other arthropods, but they are widely spread in the animal kingdom. In a large number of species chitin-containing microfibrils, being arranged, in different textures, are embedded in the mucoprotein of the groundsubstance. Peritrophic membranes of other species, for example those of vertebrates, do not contain chitin. Peritrophic membranes may have different functions.

Die sinnesorgane an den labellen von calliphora erythrocephala mg. (Diptera)

Zusammenfassung1.Alle Marginalborsten von Calliphora erythrocephalaMg. besitzen 2 Haarbildungszellen (tormogene und trichogene Zelle) sowie 5 Sinneszellen. Von diesen 5 Sinneszellen verhalten sich 4 morphologisch gleichartig; she entsenden je ennen distalen Fortsatz bis zur Spitze des Haares. Die 5. Sinneszelle unterscheidet sich durch ihre Gröβe, ihre Lage und ihr färberisches Verhalten von den übrigen Sinneszellen. Die distalen Sinneszellfortsätze werden von einem kutikularen Rohr, dem “Binnenkanal” umgeben, das aus 2 Teilen besteht. Der proximale, unterhalb der Haarbasis liegende Toil ist nicht sklerotisiert und mit weit in das Lumen ragenden Leisten versehen. Der starke Fortsatz der 5. Sinneszelle dürfte in diesem Teil des Binnenkanals enden. Wahrscheinlich sind die 4 morphologisch gleichartigen Sinneszellen Chemorezeptoren, während die 5. Sinneszelle wohl dem von Wolbarsht u. Dethier (1958) auf Grund elektrophysiologischer Befunde postulierten Mechanorezeptor entspricht. Der distale, im Haar befindliche Teil des Binnenkanals ist mit der Haarwand verschmolzen und ebenso wie these stark sklerotisiert. Die Sinneszellen und ihre Fortsätze Bind von Hüllen umgeben, die an der proximalen Mündung des Binnenkanals enden.2.Die Marginalborsten entwickeln sich durch eine Reihe differentieller Teilungen aus Epidermiszellen. Die 1. Teilungsspindel steht waagerecht zur Epidermisoberfläche. Die in den folgenden Teilungen entstehenden beiden Haarbildungszellen und 5 Sinneszellen bleiben durch ihren halsartig verengten distalen Teil mit der Körperoberfläche verbunden, während ihre basalen Partien in das Innere des Labellums ab-sinken. Der distale Teil der trichogenen Zelle umwächst die distalen Sinneszellfortsätze und dann der distale Teil der tormogenen Zelle den entsprechenden Teil der trichogenen Zelle. So entsteht durch 2 Umwachsungsvorgange die charalkteristische Konfiguration eines Sinneshaares. Von den proximalen Teilen der Sinneszellen wachsen Fortsätze aus, die rich zur Bildung von Nervensträngen zusammenschlieβen und von Hüllzellen umgeben werden. Dieser 1. Phase der Haarbildung folgt eine längere Ruhepause. In der 2. Phase der Haarbildung erfolgt gleichzeitig und koordiniert das Auswachsen des distalen Teils der trichogenen Zelle und der von ihr umgebenen Sinneszellfortsätze, sowie anschlieβend die Abscheidung von Kutikula. Der im Verlauf der 1. Phase der Haarbildung durch einen Umwachsungsprozeβ entstandene proximale Teil des Binnenkanals wird nicht sklerotisiert und ist an seiner Innenseite mit Leisten versehen. Der während der 2. Phase der Haarbildung durch Streckungswachstum der trichogenen Zelle gebildete distale Teil des Binnenkanals verschmilzt mit der Haarwand, wird ebenso wie diese sklerotisiert und besitzt keine Leisten.3.Die Marginalborsten sind verschieden lang; eindeutig abgrenzbare Gröβenklassen lassen sich jedoch nicht feststellen. Eine strenge musterartige Anordnung der verschieden langen Haare liegt nicht vor.4.Die Sinnesorgane der Labellen werden durch den Nervus labialis versorgt. Im Bereich des Speichelverteilers kommt es dadurch, daβ einzelne Nervenfasern von einem Nervenstrang zum anderen wechseln, zu Vernetzungen. In jedem Labellum sired, zumeist an Nervengabelungen, bis zu 30 multipolare Nervenzellen vorhanden. Von jeder dieser Zellen zieht ein Fortsatz zum Unterschlundganglion, während die übrigen haufig in verschiedene Äste des Nervus labialis einmünden und sich stark aufzweigen. Synapsen lieβen sich nicht nachweisen.5.Die Interpseudotrachealorgane sind in der Lange stark reduzierte, echte Haargebilde. Zu jedem Haar gehören 6 Zellen. Von diesen sind 4 Sinneszellen, wahrend die beiden übrigen, gleich groβen, den Haarbildungszellen anderer Haare entsprechen dürften. Die distalen Fortsätze der 4 Sinneszellen werden vom Epidermisbereich bis zur Haarspitze von einem Binnenkanal umgeben.An den Maxillarpalpen kommen lange Tasthaare mit je einer Sinneszelle und kurze dünnwandige Haare mit 3 Sinneszellen vor, die wahrscheinlich chemosensorisch tätig sired.6.Bei den in dieser Arbeit erwahnten, Bowie fast allen von anderen Autoren daraufhin untersuchten Haarsinnesorganen von Insekten kommt ein die distalen Sinneszellfortsätze umgebendes kutikulares Rohr vor, das als Sinnesstift, cuticular sheath, Binnenkanal usw. bezeichnet wird. Nachdem die Ergebnisse von zwei elektronenmikroskopischen Untersuchungen an Scolopidien vorliegen, ist eine Homologisierung des Binnenkanals mit dem Scolops der Scolopidien nicht mehr ohne weiteres möglich. Wahrscheinlich haben sick die Scolopidien bereits zu einem frühen Zeitpunkt in der Evolution der Haarsinnesorgane in besonderer Weise entwickelt. Die Ergebnisse elektronenmikroskopischer und elektrophysiologischer Untersuchungen, Bowie der vorliegenden entwicklungsgeschichtlichen Untersuchung, lassen wohl kaum noch Zweifel daran, daß bei chemosensorischen Organen die distalen Fortsätze der Sinneszellen in direktem Kontakt mit der Außenwelt stehen. Dieses Ziel wird anscheinend nicht in gleicher Weise, sondern zumindest auf zwei verschiedenen Wegen erreicht: I. Durch Umwachsung der distalen Sinneszellfortsätze durch die trichogene Zelle und nachfolgende Bildung eines Binnenkanals; 2. auf eine andere, bisher unbekannte Weise.

Vorkommen von chitin bei coelenteraten

The occurrence of chitin has been demonstrated in heavily calcified Milleporidae (3 species) and Hexacorallia (4 species), but not in Octocorallia. Microfibrils, probably containing chitin, are arranged in a dispersed texture in these species and are embedded in a protein-containing matrix.

Vergleichende untersuchungen der feinstruktur peritrophischer membranen von insekten

Microfibrils in peritrophic membranes of insects — probably containing the chitin of these membranes — are arranged in only three types of texture. Sometimes these types of texture are convergent. Different stages of a given species have the same type of texture. Although in some orders the same type of texture occurs in all those species which have been investigated, there is no conformity in others. There seems to be no correlation between type of texture and either mode of formation of peritrophic membranes or nutrition of the insect.

Fine structure of the midgut gland of Phalangium opilio (Chelicerata, Phalangida)

SummaryThe fine structure of the midgut gland and the changes in composition associated with the digestive activity were examined in Phalangium opilio. In the epithelium four different types of cells are present: ferment cells, resorption cells, and digestion cells which probably turn into excretion cells, as can be seen by many intermediate stages. Ferment cells are found only in the midgut gland and in no other epithelia; therefore they should be regarded as a cell type. The relationship between digestion and resorption cells is not yet clear. No regeneration zone or single regeneration cells could be identified.The ultrastructural changes in these different cells during digestion are described, and their functional aspects are discussed. A hypothetical digestive cycle is constructed from these data. The results are compared with those on other chelicerate midgut glands.

Localization of sugar-binding sites in contact chemosensilla of Periplaneta americana

Abstract Sugar-binding sites in contact chemosensory hairs on the maxillary palps of Periplaneta americana L. could be demonstrated using a neoglycoprotein gold complex. A sugar-binding substance that was located in the pore region of the taste hairs was revealed by electron microscopy. Biochemical properties of this substance are described. SDS-extracts of maxillary palps were separated on SDS-polyacrylamide gels, transblotted onto nitrocellulose sheets and the sugar-binding properties of the fractions determined. Binding experiments with neoglycoprotein-gold complexes show two organ specific fractions with apparent molecular weights of 20 and 40 kD. The affinity of different sugars to these two fractions as shown by competition experiments seems to be correlated with their effectiveness in behavioural tests. A stimulating effect of glycosylated bovine serum albumen, the neoglycoprotein used throughout the experiments, could be demonstrated.

Bildung und strulitur peritrophischer membranen bei phalangiiden (Opiliones, Chelicerata)

Zusammenfassung1.Im Mitteldarm der Phalangiiden Liobunum rotundum und Nelima aurantiaca werden vom gesamten Epithel periodisch Membranen gebildet, die Chitin enthalten und die Nahrungsreste einhüllen.2.Im hinteren Abschnitt des Mitteldarmes werden die Nahrungsreste und die sie umhüllenden Membranen zu einem mächtigen Kotballen zusammengepreßt.3.Der vordere und hintere Abschnitt des Mitteldarmes sind morphologisch einander ähnlich, physiologisch aber insofern verschieden, als im allgemeinen nur im hinteren Abschnitt das Abpressen des Kotballens und im Zusammenhang damit wahrscheinlich eine Wasserresorption erfolgt.4.Die peritrophischen Membranen von Liobunum rotundum weisen Mikrofibrillen auf, die unregelmäßig, filzartig, d.h. in Form einer Streuungstextur miteinander verwoben sind.SummaryThe midgut epithelium of the Phalangiids Liobunum rotundum and Nelima aurantiaca produces periodically peritrophic membranes containing chitin.In the rear part of the midgut these membranes and the food residues which are enveloped by them are pressed together to form a large faecal pellet.The peritrophic membranes of Liobunum rotundum show an irregular texture („Streuungstextur”) of microfibrils.

Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Radulakomplex und zur Radulabildung vonBiomphalaria glabrata Say (=Australorbis gl.) (Gastropoda, Basommatophora)

SummaryBiomphalaria (Australorbis) glabrata has a preradular as well as a postradular pocket and a collostyle hood. The odontophore cartilage does not consist of cartilage, but of cells which are characterized by numerous vesicles, mitochondria, and muscle fibres in the periphery; other cells contain large amounts of glycogen. The odontoblasts are characterized by unusually long microvilli which reach into the newly formed radula teeth. The formation of a tooth begins above the posterior odontoblast which has at first only short microvilli. The tooth seems to be raised by the extension of these microvilli. Microfibrils are formed in the electron dense material which is present in the small space between the microvilli; probably these microfibrils contain chitin. Obviously the interlacing of the bundles of microfibrils in a tooth corresponds with the complex arrangement of the long microvilli during formation of the tooth. Finally the microvilli are integrated into the newly formed tooth and radular membrane. Several odontoblasts join to form a single tooth. The radular membrane is secreted mainly or exclusively by the most anterior odontoblast. The cells of the superior epithelium surround the radula teeth. The so-called “secretion cavity” seems to be an artifact. Electron dense material is present between teeth and superior epithelium which is not apposed to but seems to be integrated into the teeth. The cells of the inferior epithelium show considerable secretory activity; the secretions seem to be incorporated into radular teeth and membrane.ZusammenfassungBiomphalaria glabrata besitzt eine Prä- und eine Postradulatasche, sowie eine Sperrkutikula. Das Radulapolster besteht nicht aus Knorpel, sondern aus großen Zellen, die durch zahlreiche Vesikel, Mitochondrien, sowie durch peripher liegende Muskelfasern gekennzeichnet sind, während andere Zellen große Mengen Glykogen speichern. Die Odontoblasten sind charakterisiert durch ungewöhnlich lange Mikrovilli, die bis in die neugebildeten Radulazähne ragen. Die Zahnbildung beginnt über den hinteren Odontoblasten, die zunächst nur kurze Mikrovilli aufweisen. Das Aufrichten eines neugebildeten Zahns dürfte dadurch zustande kommen, daß die Mikrovilli länger werden. Zwischen den Mikrovilli befindet sich elektronendichtes Material, in dem Mikrofibrillen entstehen; diese dürften Chitin enthalten. Die Verflechtung der Mikrofibrillenbündel im ausgebildeten Zahn entspricht offensichtlich der komplizierten Anordnung der langen Mikrovilli während der Zahnbildung. Die Mikrovilli werden schließlich in den neugebildeten Zahn und die Radulamembran integriert. Mehrere Odontoblasten sezernieren gemeinsam einen Radulazahn. Die Radulamembran wird vorwiegend oder ausschließlich vom vordersten Odontoblasten sezerniert. Die Zellen des Deckepithels umschließen die Radulazähne; die sogenannte „Sekrethöhle” dürfte ein Artefakt sein. Zwischen Deckepithel und Zahn befindet sich elektronendichtes Material, das dem Zahn nicht aufgelagert wird, sondern in die Zähne eingelagert werden dürfte. Die Zellen des Basalepithels zeigen starke sekretorische Aktivität; die Sekrete dürften in Radulamembran und -zähne eingelagert werden.