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Zur Biologie und Pathologie der Zelle wurde im Handbuch der Allgemeinen Pathologie 1955 ein erster Band mit dem Thema "Das Cytoplasma" veroffent licht. Die Beitrage dieses Bandes waren im wesentlichen Ende 1953 abgeschlossen. So haben sie noch einmal alles das an Ergebnissen und Fragestellungen in ihrer Darstellung und der herangezogenen Literatur gesammelt, was die klassische Orthologie und Pathologie der Zelle in der Epoche der Lichtmikroskopie erarbeitet hatte. Sie haben damit die GroBe dieser Epoche in einem geschichtlichen Wende punkt der Zellforschung eindrucksvoll bezeugt. Die Absicht der Herausgeber dieses Handbuches, dem ersten Teilband iiber die Biologie und Pathologie der Zelle alsbald weitere Bande folgen zu lassen, erwies sich allerdings als unerfiillbar. Die Biochemie stand in der Phase, in der sich die Methoden der Isolierung von Zellorganellen aus Gewebshomogenaten mehr und mehr durchsetzten und verfeinerten, und in der sich Zug um Zug die Frage nach den diesen Organellen zugeordneten Stoffen und Prozessen stellte und loste.

Contents:

Biochemie der Zellstrukturen.- A. Einleitung.- 1. Einfuhrung.- 2. Der Strukturbegriff.- 3. Morphologische und biochemische Methoden.- 4. Isolierung von Zellstrukturen.- 5. Methodenkritik der Isolierungsverfahren.- B. Zellkerne.- 1. Chemische Zusammensetzung.- a) Leitsubstanzen und Reinheitsprufung.- b) Anorganische Bestandteile.- c) Niedermolekulare Metabolite.- d) Lipide.- e) Proteine.- f) Nucleinsauren.- g) Enzyme.- 2. Der Nucleolus.- 3. Stoffwechselleistungen.- a) Allgemeines.- b) Stoffwechselraume und anorganische Substanzen.- c) Energiegewinnung.- d) DPN-Haushalt.- e) Proteinstoffwechsel.- f) Nucleinsaurestoffwechsel.- g) Hormoneffekte.- h) Virusbedingte Stoffwechsel- und Synthesevorgange in den Zellkernen.- i) Zellkerne aus experimentell oder spontan pathologisch veranderten Geweben..- 4. Schlussbemerkung.- C. Mitochondrien.- 1. Chemische Zusammensetzung.- a) Leitsubstanzen und funktionelle Kriterien.- b) Anorganische und niedermolekulare Stoffe.- c) Proteine.- d) Lipide.- e) Nucleinsauren.- f) Enzyme.- g) Unterfraktionen.- 2. Stoffwechsel.- a) Halbe Lebensdauer von Mitochondrienbestandteilen.- b) Biologische Oxydation.- c) Oxydative Phosphorylierung.- d) Atmungskontrolle.- e) Entkopplung.- f) Schwellung.- g) Kompartmentierung.- h) Ionentransport.- i) Einflusse auf die Glykolyse.- k) Proteinumsatz.- 1) Lipidumsatz.- m) Porphyrinumsatz.- n) Nucleinsaureumsatz.- 3. Mitochondrien aus verschiedenen Geweben.- a) Gehirn.- b) Herz.- c) Niere.- d) Muskel.- e) Weitere Gewebe.- 4. Mitochondrien aus experimentell veranderten Geweben.- a) Hoehe und Kalte.- b) Winterschlaf.- c) Wachstum und Entwicklung.- d) Ernahrung.- e) Hormone.- f) Altern.- g) Autolyse.- h) Bestrahlung.- i) Elektrische Reizung.- k) Tetrachlorkohlenstoff.- 1) Speicherung.- 5. Mitochondrien aus pathologisch veranderten Geweben.- a) Tumoren.- b) Andere Krankheiten.- D. Lysosomen.- 1. Isolierung.- 2. Charakterisierung.- 3. Vorkommen.- 4. Zusammensetzung.- a) Membranbestandteile.- b) Enzyme.- 5. Funktion.- a) Latenz.- b) Vitamine A und E.- c) Ernahrung und Blutversorgung.- d) Bestrahlung.- e) Leberschadigung.- f) Andere Eingriffe.- g) Speicherung.- 6. Pathologie.- E. Microbodies.- 1. Gewinnung und Eigenschaften.- 2. Funktion.- F. Mikrosomenfraktion.- 1. Chemische Zusammensetzung.- a) Leitsubstanzen.- b) Anorganische und niedermolekulare Substanzen.- c) Protein.- d) Lipide.- e) Ribonucleinsaure.- f) Enzyme.- g) Unterfraktionen.- 2. Stoffwechsel.- a) Proteinsynthese an den Ribosomen.- b) Lipide.- c) Ribonucleinsauren.- d) Elektronentransport und Hydroxylierungen.- e) Umsatz von Arzneimitteln und verwandten Substanzen.- 3. Mikrosomen aus experimentell und pathologisch veranderten Geweben.- G. Loesliches Cytoplasma.- 1. Zusammensetzung.- 2. Physikochemische Untersuchungen.- 3. Stoffwechselleistungen.- H. Verteilung auf mehrere intracellulare Fraktionen.- J. Schlussbemerkungen.- 1. Allgemeines.- 2. Spezielles.- Literatur.- Die Orthologie und Pathologie der Zelle im elektronenmikroskopischen Bild.- Methodenkritik.- Die Mitochondrien.- Zur Orthologie der Mitochondrien.- I. Die Struktur der Mitochondrien.- 1. Die Form.- 2. Die Hullmembran und die Innenstrukturen.- 3. Die Tubuli.- 4. Die Grundsubstanz.- 5. Mitochondrienfilamente, intramitochondriale Ablagerungen.- 6. Die Mitochondriengranula.- II. Relation zwischen Stoffwechselintensitat und Zahl bzw. Innenstruktur der Mitochondrien.- III. Die Verknupfung von Struktur und Funktion der Mitochondrien. Die Enzyme der Mitochondrien.- IV. Die Mitochondrienneubildung.- Zur Pathologie der Mitochondrien.- I. Die qualitativen Veranderungen der Mitochondrien.- 1. Die Schwellung und Cristolyse der Mitochondrien.- 2. Veranderungen von Form und Groesse.- 3. Die spharische Transformation.- 4. Die lamellare Transformation und die myelinartige Degeneration.- 5. Die bandartige Umwandlung.- II. Stoffspeicherungen in den Mitochondrien.- III. Stoffsynthese in den Mitochondrien.- IV. Die Mitochondriengranula.- V. Der Mitochondrienturnover.- Das endoplasmatische Reticulum.- Zur Orthologie des endoplasmatischen Reticulums.- I. Die Struktur.- II. Das Vorkommen.- III. Die strukturellen Komponenten.- 1. Die intracytoplasmatischen Membranen des endoplasmatischen Reticulums..- 2. Die Ribosomen.- 3. Der Innenraum.- 4. Der intramembranoese Raum.- IV. Zur Funktion des endoplasmatischen Reticulums.- 1. Die Ribosomen.- 2. Das Ergastoplasma und das agranulare endoplasmatische Reticulum.- a) Das Ergastoplasma.- b) Das endoplasmatische Reticulum mit glatten Membranen.- Zur Pathologie des endoplasmatischen Reticulums.- I. Die Veranderung und Transformation des endoplasmatischen Reticulums.- II. Die Vacuolisation.- III. Die Proliferation des agranularen ER.- IV. Die Degeneration des endoplasmatischen Reticulums.- V. Die Neubildung des endoplasmatischen Reticulums.- Das Golgi-Feld.- Die Orthologie.- I. Die Struktur.- 1. Die Golgi-Membranen.- 2. Die Golgi-Blaschen.- 3. Die Golgi-Koerper oder Granula.- 4. Die Ausbildung des Golgi-Feldes.- II. Zur Funktion des Golgi-Apparates.- Zur Entstehung des Golgi-Apparates.- Die Pathologie des Golgi-Feldes.- I. Die Hypertrophie.- II. Die Atrophie.- III. Die Degeneration.- Literatur.- Die Orthologie und Pathologie des Nucleinsaure- und Eiweissstoffwechsels der Zelle im Autoradiogramm.- A. Einleitung.- B. Grundlagen der Autoradiographie.- I. Arten des radioaktiven Zerfalls und ihre Bedeutung fur die Autoradiographie.- 1. ?-Strahler.- 2. ?-Strahler.- 3. K-Strahler und Isomere.- II. Der photographische Vorgang.- 1. Schwarzung der photographischen Emulsion.- 2. Eigenschaften der autoradiographischen Emulsionen.- 3. Fading-Effekt.- III. Autoradiographische Aufloesung.- 1. Prinzip der autoradiographischen Abbildung.- 2. Autoradiographisches Aufloesungsvermoegen.- 3. Einfluss verschiedener Faktoren auf das Aufloesungsvermoegen.- 4. Hochaufloesende Autoradiographie mit Tritium.- IV. Quantitative Autoradiographie.- 1. Zielsetzung.- 2. Quantitative Analyse durch Silberkornzahlung.- a) Technik der Silberkornzahlung.- b) Silberkornzahl pro Zerfallspartikel.- 3. Quantitative Autoradiographie mit Tritium.- a) Grundsatzliches zur quantitativen Tritium-Autoradiographie.- b) ?- Selbstabsorption im Material des Schnitts.- 4. Auszahlung von Spuren einzelner ?-Teilchen. Spuren-Autoradiographie...- C. Technik der Autoradiographie.- I. Empfindlichkeit der autoradiographischen Methode. Notwendige Aktivitatsmengen bei in vivo- und in vitro-Untersuchungen.- II. Vorbereitung des Materials zur Autoradiographie.- 1. Fixationsmittel.- 2. Frage der Loeslichkeit markierter Verbindungen bei der Fixation.- 3. Vorbereitung von histologischen Schnitten, Ausstrichen und "squash" -Praparaten.- 4. Chemische und enzymatische Behandlung von Praparaten vor dem autoradiographischen Prozess.- a) Zielsetzung.- b) Spezielle Anwendung fur Nucleinsauren, Proteine und Mucopolysaccharide.- III. Technik der Anwendung autoradiographischer Emulsionen.- 1. Stripping-Film-Technik.- 2. Technik der Anwendung flussiger Emulsionen.- a) Autoradiogramme mit dunner Emulsion (Dipping-Technik).- b) Autoradiogramme mit dicker Emulsion.- 3. Autoradiographischer Nachweis einer Doppelmarkierung.- a) Autoradiogramme mit dunner Emulsion.- b) Autoradiogramme mit dicker Emulsion.- c) Doppelschicht-Autoradiogramme.- IV. Exposition der Autoradiogramme.- 1. Technik der Exposition.- 2. Dauer der Exposition.- V. Entwicklung und Fixation.- VI. Farben der Autoradiogramme.- 1. Farben vor Aufbringen der Emulsion.- 2. Farben durch die Emulsion.- VII. Nulleffekt und Artefakte.- VIII. Elektronenmikroskopische Autoradiographie.- 1. Grundsatzliches zur Kombination von Autoradiographie und Elektronenmikroskopie.- 2. Technik der elektronenmikroskopischen Autoradiographie.- a) Vorbereitung der Schnitte.- b) Feinkoernige Emulsionen.- c) Verschiedene Techniken zum Aufbringen der Emulsion.- 3. Aufloesungsvermoegen der elektronenmikroskopischen Autoradiographie.- IX. Autoradiographie wasserloeslicher Substanzen.- 1. Gefriertrocknungsmethode.- 2. Methode der Exposition von Cryostatschnitten bei tiefen Temperaturen.- X. Strahlendosis und Strahlenschaden.- D. Autoradiographische Untersuchungen der Eiweiss-Synthese der Zelle.- I. Voraussetzungen zur Deutung der in Eiweiss eingebauten Aminosaure-Aktivitat als Mass fur die Groesse der Umsatzrate des Zelleiweisses.- 1. Vorbemerkungen; Begriff der spezifischen Aktivitat der freien Aminosaure.- 2. Beziehung zwischen der in Eiweiss eingebauten Aminosaure-Aktivitat und der mengenmassigen Umsatzrate der Aminosaure.- 3. Zusammenhang zwischen der Umsatzrate einer Aminosaure und der Aminosaure-Zusammensetzung des cellularen Eiweisses; Eiweiss-Umsatz.- II. Die cellulare Eiweiss-Synthese unter physiologischen Bedingungen.- 1. Orte der Eiweiss-Synthese innerhalb der Zelle.- a) Cytoplasma.- b) Kern.- c) Nucleolus.- 2. Groesse der Eiweiss-Synthese verschiedener tierischer Zellarten.- a) Mittlere Eiweiss-Syntheserate.- ?) UEbersicht uber die Schwarzungs-Verteilung auf Autoradiogrammen der verschiedenen tierischen Gewebe.- ?) Quantitative autoradiographische und biochemische Untersuchungen zur cellularen Eiweiss-Synthese.- b) Kerneiweiss-Syntheserate.- ?) Kerneiweiss-Syntheserate innerhalb einer Zellart.- ?) Mittlere Kerneiweiss-Syntheserate in verschiedenen Zellarten.- c) Cytoplasmatische Eiweiss-Syntheserate.- 3. Ableitung allgemein gultiger Gesetzmassigkeiten.- a) Allgemein gultiges Aminosaure-Inkorporations-Schema.- ?) Formulierung.- ?) Beispiele.- b) Rolle der Kern-Cytoplasma-Volumen-Relation als regulierender Faktor der cellularen Eiweiss-Synthese.- 4. Groesse der Eiweiss-Syntheserate wahrend der verschiedenen Teilphasen des Generationscyclus.- a) Interphase.- b) Mitose.- III. Die cellulare Eiweiss-Synthese unter veranderten Bedingungen.- 1. Grundsatzliche Bemerkungen zur Vergleichbarkeit von Ergebnissen mit verschiedenen Tieren.- 2. Eiweiss-Synthese wahrend der Regeneration.- 3. Einfluss von Hormonen, Pharmaka, toxischen und anderen Substanzen.- 4. Einfluss von Nahrung, Alterung und Entzundung. Sensorische Reizung und Schadigung des Gehirns.- 5. Eiweiss-Synthese in Tumorzellen.- 6. Eiweiss-Synthese nach Bestrahlung.- E. Autoradiographische Untersuchung der RNS-Synthese der Zelle.- I. Grundsatzliche Bemerkungen zum autoradiographischen Nachweis der RNS-Synthese.- 1. Art der Vorlaufer und ihre Eigenschaften.- 2. Verschiedene RNS-Fraktionen.- 3. Fixationseffekte.- 4. Ist die Silberkornzahl ein Mass fur die RN S-Syntheserate?.- II. Die cellulare RNS-Synthese unter physiologischen Bedingungen.- 1. Intracellulare RNS-Synthese.- a) Ort der RNS-Synthese innerhalb der Zelle.- b) Wanderung der RNS vom Kern zum Cytoplasma.- c) Beziehung zwischen Kern-RNS und cytoplasmatischer RNS.- ?) Enucleation oder Kern-Transplantation.- ?) UV-Mikro-Strahl-Technik.- ?) RNS-Synthese-Hemmer.- ?) Beziehung zwischen RNS-Synthese und DNS.- 2. Groesse der RNS-Synthese wahrend der verschiedenen Teilphasen des Generationscyclus.- 3. Groesse der RNS-Synthese in verschiedenen Zellarten des tierischen Organismus.- 4. Vergleich zwischen der Groesse der Eiweiss- und der RNS-Synthese in verschiedenen Zellarten des tierischen Organismus.- III. Die cellulare RNS-Synthese unter pathologischen Bedingungen.- F. Autoradiographische Untersuchung der DNS-Synthese der Zelle.- I. AEltere Untersuchungen der DNS-Synthese mit P32.- II. Grundsatzliches zur Verwendung von markiertem Thymidin in DNS-Synthese-Untersuchungen.- 1. Thymidin als spezifischer DNS-Vorlaufer.- a) Einbau markierten Thymidins in den Kern.- b) Einbau markierten Thymidins in das Cytoplasma.- 2. Stoffwechsel des Thymidins und Fragen des Thymidin-Pools.- a) Stoffwechsel des Thymidins.- b) Thymidin-Pool.- 3. Verhalten des markierten Thymidins im Organismus; Verfugbarkeitszeit.- a) Verhalten des injizierten markierten Thymidins im Organismus.- b) Verfugbarkeitszeit des markierten Thymidins.- 4. Die Silberkornzahl pro Kern als Ausdruck der DNS-Syntheserate; Anteil des markierten Thymidins an der gesamten DNS-Synthese der Zelle.- a) Silberkornzahl pro Kern.- b) Prozentualer Anteil des applizierten markierten Thymidins an der DNS-Synthese.- 5. Zur Stabilitat der DNS.- 6. Zum Problem der Wiederverwendung katabolisierter markierter DNS.- 7. Toxicitat und Radiotoxicitat des markierten Thymidins.- a) Wachstumshemmung und cytologische Anomalien.- b) Mutationen.- c) Tumor-Induktion.- d) Schlussbemerkungen.- III. Autoradiographische Untersuchungen der cellularen DNS-Synthese mit markiertem Thymidin.- 1. Untersuchungen der Zeilproliferation in tierischem Gewebe unter normalen und pathologischen Bedingungen.- a) Zeilproliferation unter normalen Bedingungen.- b) Zellproliferation unter pathologischen Bedingungen.- ?) Regenerierendes Gewebe.- ?) Einfluss von Hormonen, Pharmaka etc.- ?) Carcinogenese; Proliferation in Tumorgewebe.- ?) In vitro-Inkubation von Gewebsproben.- 2. Bestimmung der Dauer des Generationscyclus und seiner Teilphasen fur verschiedene Zellarten des tierischen Organismus.- a) Methodisches.- ?) Bestimmung der S-Phasen-Dauer mit Hilfe der Methode markierter Mitosen.- ?) Bestimmung der S-Phasen-Dauer mit Hilfe einer Doppelmarkierung mit H3- und C14-Thymidin.- ?) Bestimmung der Dauer der Generationszeit.- b) Ergebnisse.- ?) Tabellarische UEbersicht uber veroeffentlichte Werte von Generationszeiten und ihrer Teilphasen (bis Mitte 1967).- ?) Dauer der S-Phase.- ?) Dauer der Mitose.- ?) Dauer der G2-Phase.- ?) Zeitintervall zwischen Beginn der S-Phase und Ende der Mitose (= S+G2 + M).- ?) Bedeutung der G1-Phase fur die Cyclus-Dauer.- ?) Tumorzellen.- ?) AEnderung der Generationszeit oder ihrer Teilphasen durch verschiedene innere und aussere Einflusse.- c) Tageszeitliche Schwankungen des Markierungs-Index.- d) Untersuchungen der Variation der Generationszeit innerhalb einer Zellpopulation mittels Dauerinfusion von H3-Thymidin, "growth fraction".- 3. Groesse der DNS-Syntheserate wahrend der S-Phase.- a) Im gesamten Kern.- b) In einzelnen Chromosomen.- 4. Strahleneffekte auf die DNS-Synthese und Strahlenempfindlichkeit der einzelnen Teilphasen des Zellcyclus.- a) Einfluss auf den Markierungs-Index.- b) Einfluss auf die DNS-Syntheserate.- c) Einfluss auf die Dauer des Zellcyclus und seiner Teilphasen.- d) Relative Strahlenempfindlichkeit der verschiedenen Phasen des Zellcyclus.- 5. Untersuchungen zum Mechanismus der Chromosomen-Verdopplung und der Verteilung der neugebildeten DNS auf die Tochterzellen.- Literatur.- Erganzungen zur Literatur.- Orthologie und Pathologie des Schwefelstoffwechsels der Zelle im Autoradiogramm.- Aufnahme, Organverteilung und Ausscheidung von S35-Sulfat.- Der Einbau von S35-Sulfat in schleimbildende Zellen.- Der Schwefeleinbau in die Chondroitinschwefelsaure des hyalinen und des Gelenkknorpels.- Der Schwefeleinbau in die Chondroitinschwefelsaure des Epiphysenknorpels und des Knochens.- Der Schwefeleinbau im Bindegewebe und den Gefassen.- Der Schwefeleinbau in Gewebsmastzellen.- Der Schwefeleinbau in die Epidermis und das mehrschichtige Plattenepithel der Zunge und des Vormagens.- Der Schwefeleinbau in den Geweben des weiblichen Genitaltraktes.- Der Schwefeleinbau wahrend der Embryonalentwicklung.- Der Schwefeleinbau im ZNS.- Der Schwefeleinbau in Leber, Niere, Pankreas und innersekretorische Organe.- Der Schwefeleinbau in Tumoren.- Der S35-Einbau in verschiedene Zellelemente des Knochenmarks.- Literatur.- Namenverzeichnis.