KLEINE BEITRAGE ZUR BESTIMMUNG DES IEP VON PROTOPLASTEN

VIII. DIE ADHESION NACKTER PROTOPLASTEN IN AZIDIMETRISCH ABGESTUFTEN AZETATPUFFERN

Von HANS PFEIFFER (Brelnel 0

Mit 1 Figur

Eingegangcn am 21. M~rz 1933

Es ist sicher, dab die kataphoretisch gemessenen Wanderungsgcschwindig- keiten von Teilchen in v i e l e n F a l l e n nicht dem AnhaftungsvermSgen (der Ad- hiision) symbath gchen. Es kommt ebcn - - w e n n wir yon der durch H. R. K r u y t und P. C. v a n de r W i l l i g e n hervorgehobcncn Dielcktrizitgtskonstante der Doppelschicht absehcn - - bei der E]ektrolytwirkung sowoh[ auf dic Veranderung dcr L a d u n g , als auch auf jcne der S c h i c h t d i c k c (Durchmesser der H e l m - ho l t z schen elektrischcn Doppelschicht, der Solvathiillc), an, wobei dicse beiden Variablen nach GrSgenordnung und Richtung wcchscln kSnncn (v. B u z ~ g h , S. 57f.). Immerhin haben schoa Kraul3 und R i igc r (S. 318) bci Bestimmung des Abgleitwinkcls yon QuarzkSrnern in sehr vcrdfinntcn ElektrolytlSsungen eine Abh~ngigkeit des Gleitwinkels yon der koagulationsfSrdernden Eigenschaft vorhandener ElektrolytlSsungen gefunden, und auch v. B u z ~ g h (S. 53f.) hat in Versuchen mit Salzen dreL und vierwcrtigcr Kationen gelegentlich Be- stimmungcn des Abrcigwinkels bei Vers der Neigung einer Oberfl~che ffir die Funktion yon Abrei2winkel und Salzkonzentration eine Kurve erhalten, die nach schnellem Ansteigen im isoelektrischcn Gebicte durch t in Maximum geht und erst nach absinkcndem Vcrlaufe erneut anstcigt. Freilich miissen spezifische Ioncneigentfimlichkeiten bei Beurtcilung des E i n f l u s s e s d e r Um- l a d u n g au f d ie Adh~ision berficksichtigt werden, indcm beispielsweise die ]-15he des Maximums je nach den umladenden Ionen wechselt.

Gegenfibcr derartigen quantitativcn Ergebnissen kSnnen wir die vorlicgenden ver- gleichenden Erfahrungcn w)r allcm durch Wallace O. Fenn und E. Faur~-Fremiet , die andernorts schon bcsprochen worden sind (Pfeiffer, S. 181f.. 188f.), weniger gut zur Be- schreibung der funkt.ionell~n Abh~ngigkeit yon Umladung und Adhasion vcrwenden. Aueh die vorl~ufigen Versuchc Pfeiffers (S. 189) zur Erprobung der Eiguung seines abge~nderten Verfahrcns der Reibungsbcstimmung sind dafiir noch ungeeiguet.

So ergibt sich als A u f g a b e die Nachpriifung, ob eine Abhiingigkeit dcr Adhesion yon Protoplasten v o n d e r Entfernung vom is(~lektrischen Punkte (IEP) der an Menge und Wirkung iiberwiegenden Ampholyte erkennbar ist.

Zur Beantwortung der Frage sind zuerst an nackten Protoplastcn des Beerenperikarps von Vitis sp. V o r v e r s u c h e untcr Verwendung des Durch- flu~ob]ekttr~igers yon E. B u s c h (Rathenow) angestellt wordcn.

12 P f e i f f e r

Die Ausz/ihlung der nach 1 Min. w~threndem Durchstr6men mit verschieden kon- zentrierten A1C13-LOsungen noch adh~rierenden Pro top las ten ist leicht mittels eines Okularnetzmikrometers durchzuftihren. AIs eines der allerdings nur in geringer Zahl vor- liegenden Beispiele fiihren wir hier 'lab. I an. Indem wir darin auch ~Verte der Kataphorese- geschwindigkeit der LSsungen nach den in der Kollotdliteratur verOffentliehten Kurven verzeichnot finden, ist sogleich das mit der Umladung (beim IEP) in einer A1Cla-Konzen- tration zwischen 0,025 und 0,05 Millimol erscheinende Adh~isionsmaximum erkennbar.

Tabelle I

Konzentration des A1ClainMillimol: [ 0,0 0,0251 0,05! 0,075i 0,1 ] 0,125! 0,15 Haf t zah l (~ WertesfiirLsg. II): [ 52,4 1(~0 94,2 1 82,6 76,4 i 69,3 67,1 Kataphor.-Gesehw. hi sec. per V.: . [--2,09--0,98[+ 0,28+ 1,53+ 2,08!+ 2,46i+ 2,91

Dieses Ergebnis reizt zu g e n a u e r e r U n t e r s u c h u n g und zu Erarbei tung einer einfachen und m6glichst zuverltissigen B e s t i m m u n g s m e t h o d e . Als gering konzentriertes, bei Wechsel der CIt praktisch konstantes und physiologisch von den Objekten wohl ertragbares P u f f e r g e m i s c h ist das von L. M i e h a e l i s aus Natr iumazeta t und Essigs~ure gew/~hlt worden. :Bei Zusatz yon 3a/5, la/5, a/s, 2/5, 1/5 bezw. 1/10cm3 Essigs/~ure zu I cm 3 0,01 n Na-Azetat und Auffiillen mi t tt~O zu je l0 cm 3 ergibt sich nur ffir das Anion eine geringe Konzentrationsstreuung (zwischen 0,32 und 0,001 n). Die U n t e r s u c h u n g richtet sich unter Anwendung der 1)ereits mitgeteilten Formeln ( P f e i f f e r , S. 178f.) auf (lie Beobaehtung und Messung yon Randwinkeln der in den einzelnen Puffergemisehen 1/4 Std. vor- behandelten Objekte (vgl. die demn/iehst hier folgende genauere Anweisung).

Die vorgenommenen Messungen und Rechnungen betreffen zuerst nackte P r o t o p l a s t e n , von denen frfiher mittels anderer Methoden azidimetrische Werte fiir das Gebiet um den 1EP ermittel t worden sind. Welter sind die Unter- suchungen unter Benutzung iibereinstimmend zusammengesetzter Azetat- puffer auch schon auf Protoplasten ausgedehnt worden, welche in der mehrfach geschihlerten Weise (s. P f e i f f e r , S. 185) zuvor experimentell yon ihrer Membran be~reit werden mu/Jten. Der beschr/inkte Raum verbietet die Wiedergabe einer gr6~eren Zahl von Berechnungsergebnissen. Zur Orientierung fiber (tie fuuktio- nelle A b h / ~ n g i g k e i t d e r A d h / i s i o n s w e r t e (in d y n / c m ) y o n d e m d u r e h d ie P u f f e r v e r / ~ n d e r t e n P r o t o p l a s m a z u s t a n d e diene Tab. [I, in welcher wir eine Auswahl der Versuchsreihen mit Objekten beider Untersuchungsgruppen vereinigt sehen (vgl. die Fig.).

Tabelle I I

Objekt

So lanum n ig rum . . . . .

Vi t is r in i /era . . . . . . .

Tradescant ia ] lumiuens is

Mesembryanth . deltoides .

A n t i r r h i n u m maiu-~ . . . .

negative Logarithmen der CH der Puffergemisehe

4,16

10,81 11,43 17,22 15,7 a 17,8 7

4,46

11,32 12,1a 17,4 a 16,68 18,4 a

4,77

12,34 11,93 18,32 15,47 18,5 s

5,06

11,81 11,82 17,8e 15,25 19,26

5,37

10,97 11,64 17,39 14,8 e 18,8 e

5,68

10,7e 11,7 s 17,4 o 15,0 2 18,5 2

Kleine Beitri~ge zur Bestimmung des IEP yon Protoplasten. VIII 13

Obgleich die Bes t immung wahrer (genauer) Wer te des ] E P durch eine sts abgestufte A u s w a h l d e r P u f f e r g e m i s c h e wohl noch verfeinert werden k5nnte, ist doch mit geniigender Deutlichkeit die Lage des A d h ~ s i o n s- m a x i m u m s in d e r Z o n e d e r A n n s a n d e n I E P zu e r k e n n e n . Die Umst~indlichkeit der erforderlichen Arbeiten zur Ermi t t lung des Wertes nach einem solchen Verfahren mag dessen A n w e n d u n g im allgemeinen aus- schlieBen: abet seine weite Anwe~ldbarkeit und (bei geschickter Durchfiihrung) auch gro6e Genauigkeit kann das Verfahren doch gelegentlich auch ntitzlich crsehcinen lassen. Zu beachten bleibt bei der Ausfiihrung, da~ nicht das Auf- finden best immter, noch so hoher abso]uter Werte der A d h ~ i o n zur Erkennung eines I E P ausreicht, sondern da~ stets selbst bei v511ig einheitliehem Material erst die Durchffihrung einer zusammenh~ngenden U n t e r s u c h u n g s r e i h e das Urteil gestat tet .

I n besonderer Weise wird die B r a u e h b a r k e i t d e r M e t h o d e zum Auf- suchen des I E P belegt durch V e r g l e i c h mit den nach andern Verfahren ge- fundenen Werten. Naeh dem mir vorliegenden Material friiherer Zahlenergeb-

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~8 ~o - - " - / I ~ " ~ - ~ . . . . . • M M x - - - • i I ~'--x.

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Fig. l. K u r v e n der Adh/~sionswerte in A z e t a t p u f f e r n fiir naekte Prot~plasten von A Angirrhinum maius, M Me~embryanlhemum deltoides, S Solanum nwr~m, T Tradescantia

/luminensis, V Vitis vinifera.

Tabelle l l I

Solanum nigrum Viti,s vini/era

Fii, rbungsriickgang mit geeignetem Farbstoffpaare (A. P i sch inge r ; s. Pfe i f fe r , Cytologia 2, 67, 73 f.)

Stillstand d. elektrophorct. Wanderung (vgL Pfe i f fer , Protoplasma 15, 590, 598) . . . . . . . . . . . . . .

:Fallungsoptimum in abgestuften Puffcrgcmischen (vgl. Pfe i f fc r , Protoplasma 16, 237, 240) . . . . . . . .

F~Uungsoptimum in azidimetrisch definierten Salz- 15sungen (Pfe i f fe r , a. a. O., 240 . . . . . . . . . .

Adh~sionsn, aximum (s. o., Tab. II) . . . . . . . . . . .

4,8 oder 4,9

>_ 4,8

:> 4,8

5,0 bis 4,8 N 4,77

4,2 bis 4.6

4,4 bis 4,2

4,6 bis 4,4 4,46

14 Pfei i fer , Kleine Beitr~ge zur Bestimmung des IEP yon Protoplasten. VIII

nisse kommen zum Vergleich vorl~iufig nur die spontan sich isolierenden nackten Protoplasten aus Beerenperikarpien von Solanum nigrum und Vitis vinifera in Betracht. Die sehr befriedigende l~bereinstimmung der erhaltenen pH- Einheiten bei diesen beiden Objekten verzeichnet Tabelle I I I fiber die vermutliche Lage des I E P nach den angegebenen Methoden.

Ohne zum SchluB die BefuAde eingchend zu diskutieren, mag nur noch an bemerkenswerte Beziehungen erinnert werden, welche ffir L e u k o e y t e n m e n s c h - l i c h e n B l u t e s als gut gesichert gelten diirfen. L a m p e r t (S. 20f., 24f.) hat bei Fortfiihrung Mtercr Versuche von E r n s t F r e u n d (seit 1886), yon B o r d e r und G e n g o u (1903) usw. deren Ansieht eines Einflusses der B e n e t z b a r k e i t auf die G e r i n n u n g s b e s c h l e u n i g u n g - - und damit auf beschleunigten Zerfall der dutch Oberflgchenkrs herangezogenen Thrombocyten - - bestgtigt ge- funden ( L a m p e r t , S. 31). Unter Ausgestaltung yon Experimenten vornehmlieh yon E. H. H a n k i n g (1892), A. W r i g h t (1921), C. J. B o n d (1924) und v. P h i l i p s - b o r n (1930) kommt er zu dem SchluB, in der , , K l e b r i g k e i t " der Leukocyten einen Ausdruek ffir ihre Oberfl~ehenaktivit~tt zu sehen ( L a m p e r t , S. 44f., 47). Wenn wir, wie schon frtiher mehrfaeh ausgefiihrt, in der Ann~herung an den I E P einen Rfickgang der vitalen L c i s t u n g s f ~ h i g k e i t der Zelle und eine l~sistenz- abnahme gegen F lockungsc inf l i i s se auf sie erblicken, erscheiuen urLs jene Befunde zusammen mit den Ergebnissen der Adh~sionsmessungen in neuer und sehr einleuchtender Beleuchtung.

Z u s a m m c n f a s s u n g

Nachdem V o r v e r s u c h e mit AlCl3-LSsungen verschiedener Konzentrat iou im Bereiche elektrophoretischer Umladung ein verst~trktes Haften nackter Protoplasten aus pflanzlichen Beerenperikarpien gezeigt hatten, ist nach der M e t h o d e d e r A d h / ~ s i o n s b e s t i m m u n g aus R a n d w i n k e l m e s s u n g e n sowohl fiir jene Objekte, als auch ffir experimentell entblSBte Protoplasten die Abh/ingigkeit dcr Adhs vonde r CII azidimetriseh abgestufter Natrium- azetat-EssigsS~ure-Puffer untersucht wordcn. DaB das Adh/~sionsmaximum der Ann~herung an den I E P der Protoplasten entspricht, wird ffir die sich iso- lierenden Protoplasten der Beerenperikarpien aus dem V e r g l c i c h mit friiheren Bestimmungen dieses Wertes nach anderen Methoden erschlossen. Kurz wird endlieh auf die MSgliehkeit eines weiteren Giiltigkeitsbereiehes der untersuchten Abh~ngigkeit aufmerksam gemacht.

L i t e r a t u r

Buz~gh, A. v. ~ber die Haftf~higkeit mikroskopischcr Teilchen an einer Wand gleicher Beschaffenheit III , Koll.-Ztschr. 52, 46--61, 1930.

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Lamper t , I-[. Die physikalische Seite des Blutgerinnungsproblems und ihre praktiseho Bedeutung. Leipzig (G. Thieme) 1931.

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