Struktur- und Funktionsänderungen in reaktivierenden Zellen von Nitrobacter winogradskyi Buch.

Summary

• 1. Inactive cells of Nitrobacter winogradskyi that had been kept in the absence of nitrite for 200 to 300 days were compared with reactivated cells with respect to their membrane system, activity of nitrite oxidation, assimilation of carbon dioxide, and intracellular concentrations of NAD, FAD and cytochromes c and a ₁.

• 2. 130 days old cells exhibit increasing nitrite oxidation after one day of low activity, whereas 302 days old bacteria start oxidation but after 5 days. Nitrite oxidation and CO₂ assimilation are correlated.

• 3. The efficiency of chemoautotrophy increases immediately after reactivation, and then slows down. After incorporation of only 0.8% cell carbon the efficiency value is 6% already.

• 4. The content of cytochromes remains constant while the incorporation of cell carbon amounts up to 9%. Incorporation of 50% is correlated with more than doubling of the cytochrome concentration.

• 5. The concentrations of NAD and FAD, are likewise unchanged up to the incorporation of 8% cell carbon.

• 6. In aged bacteria kept without nitrite for 200 to 300 days, the membrane system is irregularly arranged in the cytoplasm and surrounds fibrils of DNA and reserve granules.

• 7. With increasing reactivation the proportion of cells with displaced membranes decreases, whereas the proportion of cells characterized by polarly arranged membranes is increasing. After incorporation of 50% of cell carbon new membranes appear. These originate by invagination of the cytoplasmic membrane.

• 8. In reactivating cells the number of hexagonal granules is decreased.

• 9. The membranes of aged cells possess only a few small particles or none.

• 10. After reactivating at the level of 9% cell carbon uptake the membranes are covered with a dense layer of particles. According to their position and morphology these particles possibly represent the enzymes ATP-ase and ribulose diphosphate carboxylase.

Zusammenfassung

• 1. Das Membransystem 200–300 Tage alter Zellen von Nitrobacter winogradskyi wurde elektronenmikroskopisch untersucht und mit dem unterschiedlich reaktivierter Bakterien verglichen. Gleichzeitig bestimmten wir die unterschiedlich reaktivierter Bakterien verglichen. Gleichzeitig bestimmten wir die Nitrit-Oxydationsaktivität, die CO₂-Aufnahme und die Konzentrationen von NAD, FAD, Cyt. c und Cyt. a ₁.

• 2. In 130 Tage alten Zellen setzt nach einem Tag geringer, in 302 Tage alten Bakterien nach 5 Tagen nicht meßbarer Oxydationsaktivität zunehmend Nitritoxydation ein. Gleichzeitig beginnt Nitrobacter mit der CO₂-Assimilation.

• 3. Der Nutzeffekt als Maß für die Leistung der Chemosynthese steigt zunächst schnell, dann langsamer an. Bereits nach 0,8% Zell-C-Aufnahme hat er etwa 6% erreicht.

• 4. Der Cytochromgehalt bleibt bis zu einer Aufnahme von 9% Zell-C konstant. Nachdem 50% Zell-C inkorporiert worden sind hat er sich mehr als verdoppelt.

• 5. Entsprechend bleibt die Konzentration von NAD und FAD bis zu einer Aufnahme von 8% Zell-C gleich.

• 6. In 200–300 Tage alten Bakterien liegt das Membransystem ungeordnet im Cytoplasma und umschließt DNA-Fibrillen und Reservegranula.

• 7. Mit zunehmender Reaktivierung nimmt der Anteil der Zellen mit ungeordneten Membranen ab, jener mit Membrankappen steigt an. Membranneubildung durch Invagination kann nach 50% Zell-C-Aufnahme beobachtet werden.

• 8. Während der Reaktivierung wird die Zahl der hexagonalen Granula verringert.

• 9. Die Membranen gealterter Zellen sind nur mit wenigen oder keinen Partikeln bedeckt.

• 10. Nach Reaktivierung entsprechend 9% Zell-C-Aufnahme sind auf den Membranen wieder dicht nebeneinanderliegende Partikeln zu finden. Auf Grund ihrer Lage und ihres Aufbaues könnte es sich um die Enzyme ATP-ase und Carboxydismutase handeln.