Download Ergebnisse der Biologie PDF

TitleErgebnisse der Biologie
Author
LanguageEnglish
File Size7.9 MB
Total Pages267
Document Text Contents
Page 1

ERGEBNISSE
DER BIOLOGIE

HERAUSGEGEBEN VON

H. AUTRUM· E. BUNNING· K.v.FRISCH

E. HADORN . A. KUHN· E. MAYR· A. PIRSON

J. STRAUB· H. STUBBE· W. WEIDEL

REDIGIERT VON

HANSJOCHEM AUTRUM

FGNFUNDZWANZIGSTER BAND

MIT 67 ABBILDUNGEN

SPRINGER-VERLAG
BERLIN· GOTTINGEN • HEIDELBERG

1962

Page 2

ISBN-13: 978-3-540-02806-2
DOl: 10.1007/978-3-642-94837-4

e-ISBN-13: 978-3-642-94837-4

AIle Rechte, inshesondere das der Ohersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.
Ohne ausdriickliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses
Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie)

oder auf andere Art zu vervieifliltigen

© hy Springer·Verlag OHG. Berlin· Gottingen· Heidelberg 1962
Softcover reprint of the hardcover 1 st edition 1962

Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw.
in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der
Aunahme, daB salehe Namen im Sinn der Warenzeichen- und Markenschutz-
Gesetzgebung als irei zu betrachten wilren und daber von jedermann benutzt

werden diirften

Druck der BriihIschen Universitatsdruckerei GieLlen

Page 133

130 NORBERT PFENNIG und HOLGER W. JANNASCH

ebenfalls nur in zweistufigen Kultursystemen erreicht werden. In einem
so1chen Fall wird das toxische Substrat erst der zweiten Stufe zugesetzt,
nachdem in der ersten Stufe ein anderes Substrat zur Anzucht der
Organism en verwendet worden ist. N ach diesem Prinzip erhielten
MATALES u. FULD (1961) bei der Umsetzung des toxischen Progesteron
zu II-oc-Hydroxyprogesteron durch Aspergillus ochraceus optimale
Ertrage.

Verlauft der Abbau eines komplex zusammengesetzten Substrates
in mehreren Schritten, dann erscheint ein mehrstufiges System als die
natiirliche Konsequenz. Nach den Erfahrungen von FRENCL u. BURGER
(1958) und MALEK (1961) sind homokontinuierliche Kulturverfahren mit
2 und 3 aufeinander folgenden Stufen geeignet fiir die vollstandige
Assimilation der verschiedenen Hexosen und Pentosen aus Sulfit-
ablaugen oder Holzzuckermaischen durch die Futterhefe Torula utilis.
Die Assimilation von Galaktose und Xylose unterblieb in diesen Medien
so lange, als noch Glucose, Fructose und Mannose in verwertbaren
Mengen vorhanden waren (Diauxiephanomen, MONOD, 1942). Die Kultur
wurde deshalb so eingerichtet, daB diese drei Zucker im ersten Fermenter
vollstandig aufgebraucht wurden. Nach induzierter Enzymbildung
assimilierte die Refe im 2. und 3. Fermenter Galaktose und Xylose.
Arabinose blieb in allen Fallen auch bei groBen Verweilzeiten ungenutzt.
In diesem dreistufigen System fiihrt also ein Organismus durch seine
eigene Entwicklung die Bedingungen herbei, unter denen er nach-
einander verschiedene Substrate seines komplexen Mediums zu assimi-
lieren vermag.

Eine kiinstliche M etabiose dreier Gruppen von Mikroorganismen ver-
schiedener Stoffwechseltypen haben ABSON u. TODHUNTER (1961) in
einer dreistufigen kontinuierlichen Anlage zur vollstandigen Entgiftung
von Kokereiabwasser aufgebaut. In dem ersten homokontinuierlichen
Reaktor lassen sie die fiir die zweite und dritte Stufe toxischen Mono- und
Polyoxyphenole bei PH 7-8 und starker Beliiftung zu 98 bzw. 90%
abbauen. Dabei reichern sich Mischpopulationen von Pseudomonas-
Arten selbstandig an. Der fast phenolfreie Ablauf rieselt nach Passieren
eines Absitzbeckens durch einen Tropfkorper (2. Stufe, heterokontinuier-
lich), in we1chem Thiobacillus-Arten bei PH 6,5-7,0 die vorhandenen
Thiocyanate, Cyanide und Thiosulfat zu 99,8% aufoxydieren. Der
immer noch stark ammoniakhaltige Ablauf speist den dritten, homo-
kontinuierlich arbeitenden Reaktor, in we1chem bei PH 6,5-7,0 und
starker Durchliiftung eine vollstandige Oxydation des Ammoniaks zu
Nitrat (99,6%) durch Nitrosomonas- und Nitrobacter-Arten vor sich geht.
Da das Kokereiabwasser fiir die Organismenentwicklung zu geringe
Mengen Phosphat, Magnesium und Eisen enthalt, werden diese Sub-
stanzen dem FlieBsystem nach Bedarf zugesetzt. Durch Abscheidung

Page 134

Biologische Grundfragen bei homokontinuierlicher Kultur von Mikroorganismen 131

der gebildeten Organismenmassen aus den Ablaufen der 1. und 3. Stufe
und Riickleitung in die Reaktoren wird die Umsatzleistung stark erhoht.
Dieser kontinuierliche, mit "feedback" kombinierte ProzeB gestattet also
die Verarbeitung toxischer Phenolabwasser, die sonst einer starken Ver-
diinnung durch den Vorfluter bediirften. Charakteristischerweise hat
sich bei der Anwendung der kontinuierlichen Kultur in der industriellen
Verfahrenspraxis gezeigt, daB die Entwicklung eines theoretischen Kon-
zeptes dem rein empirischen Arbeiten vorzuziehen ist.

Die vorliegende Abhandlung stellt einen Versuch dar, den neuen
Aspekt aufzuzeigen, den das Verstandnis der gemeinsamen Eigenschaften
der Organismen und der beschriebenen Kulturmethode als offene
Systeme vermittelt. Die bisherigen Ergebnisse berechtigen zu der An-
nahme, daB die homokontinuierliche Kultur in der experimentellen
Mikrobiologie das geschlossene Kultursystem mehr und mehr ersetzen
wird.

Die Autoren sind Herrn Privatdozent Dr. E. A. MULLER, Institut fUr Stro-
mungsforschung der Max Planck-Gesellschaft, Giittingen, fUr die kritische Durch-
sicht der theoretischen Ableitungen zu Dank verpflichtet.

Literatur

ABBO, F. E., and A. B. PARDEE: Synthesis of macromolecules in synchronously
dividing bacteria. Biochim. biophys. Acta (Aust.) 39,478--485 (1960).

ABSON, J. "V., and K. H. TODHUNTER: Plant for continuous biological treatment of
carbonisation effluents. In: Soc. Chern. Ind. Monograph No. 12, S. 147-164,
London 1961.

ANDREEV, K. P.: Use of continuous culture method for alcoholic fermentation of
mashes of soft wood hydrolysate. In: Cont. Cult. of Microorg., A Symposium
S. 186-197, Prag 1958.

ATWOOD, K. C., L. K. SCHNEIDER and F. J. RYAN: Selective mechanisms in bacteria.
Cold Spr. Harb. Symp. quant. BioI. 16,345-355 (1951).

BAUCHOP, T., and S. R. ELSDEN: The growth of micro-organisms in relation to
their energy supply. J. gen. Microbiol. 23, 457-469 (1960).

BERAN, K.: Continuous flow cultivation of bakers yeast on beet molasses wort. In:
Cont. Cult. of Microorg. A Symposium, S. 122-156, Prag 1958.

BERNHAUER, K.: Die oxydativen Garungen. Berlin: J. Springer 1932.
BRAUN, W.: Bacterial Genetics. Philadelphia: W. Saunders Compo 1953.
BRYSON, V.: Microbial selection. Part II. The turbidostatic selector - a device for

automatic isolation of bacterial variants. Science 116, 48-51 (1952).
- Applications of continuous culture to microbial selection. 7. Int. Congr. Microbiol.,

S. 371-380, Stockholm 1958.
BUCHANAN, R. L.: Life phases in a bacterial culture. J. infect. Dis. 23, 109-125

(1918).
BURTON, A. C.: The basis of the principle of the master reaction in biology. J. cell.

compo Physiol. 9, 1 (1936).
CALLOW, D. S., and S. J. PIRT: A two-stage continuous culture apparatus. J. appl.

Bact. 22, ii (1959).
CAPBELL, A.: Synchronization of cell division. Bact. Rev. 21, 263-272 (1957).

9*

Page 266

Sachverzeichnis - Subject Index 263

Robinia 70
Rohrenreaktor 129
Rohrzucker 192
Rosaceen 58
Rousettus 164, 165
Ruderalpflanzen 44
Ruben 36
Rumex 43

Saccharin 188
Saccharose 64, 187, 188
Saccharomyces 113, 115
Sauger 35, 46, 48, 149,

157, 158, 161, 164
s. auch Mammalier

Saureamid 44
Saurepflanzen 43
Salamandra 195
Salangane 164
Salmo 180, 184, 193, 194
Salmonella 105, 106, 109,

118
Salmoniden 197
salpetrige Saure 45
Salzsaure 188, 200
Sal·gassum 3, 5, 7, 9, 10, I:.!
Sauerampfer 43
Sauropsiden 35, 60, 150,

179
Saxifragaceen 58
Scardinius 182, 193
Schalldruck 149
Schallrichtung 138
Schallschatten 150, 168
Schallschnelle 137, 138,

141
Schall-Vektoren 139
Schimmelpilze 43
Schizosaccharomyces 117
Schlangen 48
Schlangengift 51
Schleiereule 153, 162
Schreckreaktion 196
Schreckstoffe 186, 195,

201
Schwarmfische 195
Schwefelwasserstoff 126
Schwerkraftwirkung 3
Scylliorhinus 193, 194
Sedum 41
Seestern-Toxin 8
Seeteufel 36

Seitenlinie 193
Seitenorgan 140
Selachier 179, 181
Selektion 124, 125
-, periodische 123
-, spezifische 124
Sensibilisierung 14, 15, 17,

19
Sensibilisierungsphase 14
Serin 47
I-Serin 196
shunt-Stoffwechsel 114
silkworm 81, 82, 85
Siluriden 196
Singvogel 152, 153, 156,

159, 162
Sinn,allgemein chemischer

179, 183, 187, 200
sinus gland 80, 81, 84
Siphonostoma 182
Sipunculiden 35
Skatol 184
Solanaceae 41
Sonar 163, 164
spatial summation 207
Speichel 192
Sphaeroides 182, 193
spike 212, 213, 214, 218,

222, 226, 230
I-S-spike 213
S-D-spike 213
Spinnen 36
Spirillum 127
splitting enzyme 54, 56
Sporen 2
Squalius 193, 194, 199
Stabilisierung 14, 17, 18
Staphylococcus 106, 115
steady state 96, 209
- - system 115, 116
Steatornis 164
Stechmucken 141, 160
Stickstoffassimilation 42
Stickstoffexkretion 34
Stickstoff -Speicherstoff 40
Stickstoffspeicherung 34,

39
Stickstoff-Transport 37,

40
Streptococcus 52, 70, 106,

111,117,121
Streptomyces 110
Strix 152, 155

Struktur-Polaritat, stabile
13,28

Subaquatorialreaktion 19
subthreshold membrane

potential 207
- potential 210
- processes 210, 211
Succinylarginin 56
Symphytum 42, 60, 61, 63
synapses 215, 227
synaptic delay 212, 233,

234
- potential 222, 230, 231
Synchronkultur 117

Tagesrhythmik 38
Taphozous 166
Taraxacum 40
Teilungsrate 102
Teleosteer 36
temporal summation 207,

224
Terpineol 186
Tettigonia 146
Tettigoniiden 145, 146,

148, 160
Tetrasporen 2
Thiobacillus 130
Threonin 67
threshold 207, 224, 226
Tingitanin 41
Tinca 180, 190, 199
Topinambur 58, 68
Torula 111, 113, 130
TPN = Triphospho-

pyridinnucleotid
Tractus olfactorius 190
Transamina~e 40, 47, 49
transient processes 209
transmitter substance 212,

213,214,226,228,231
Transport-Metabolit 47
Traubenzucker 184, 187
Tribolodon 196
Tricarbonsaurecyclus 45,

65
Trichogaster 183, 200
Trigla 183, 200
Trimethylaminoxyd 36
Trinitrophenol 187
Triphosphopyridin-

nucleotid 46, 47
Triturus 195

Page 267

264 Sachverzeichnis - Subject Index

Tryptophan 48
Truthahn 48
Tulipa 63, 64, 65
Tulpe 63
Tiimmler 162, 165, 166
Turbidostat 101, 106, 109,

122
Tursiops 162, 165
Tympanalnerv 158
Tympanalorgane 144, 145,

146, 147, 149
Tyrocidin 46
Tyto 153, 154, ISS, 156,

162

untersalpetrige Saure 45
Urease 34, 35, 49, 61
Ureide 42
Ureidpflanzen 42, 59, 61,

63
ureotel 35, 47, 48, 52
uricotel35,47

Valin 196
Vaucheria 4, 5, 24, 26 ~
ventral glands 80

Verdoppelungszeit 96
Verdiinnungsrate 94, 127
Verdiinnungsrate,

kritische 98, 127
Vermehrungsrate 96
Vertebraten 48
Verweilzeit, mittlere 95
Vespertilioniden 169
B-Vitamine 3
Vogel 34, 48, 149, ISO,

158, 164 s. auch Aves
voltage 210

Wachstumsbegrenzung
110

Wachstumskonstante 98,
127

vVachstumsrate 95, 96,
102

-, exponentielle 115
-, spezifische 96
Waldkauz 152
Waldohreule 158, 159
Wanderheuschrecke 158
Wassermelone 57
Wasserstoffperoxyd 46

WeIse 199
Werbegesang 162
Wirkungsspektren 22
Wurzel 42

Xanthin 61
Xanthosin-5'-phosphat 54
Xenopus 140
X-organ 80,81
Xylose 130

Zahnwale ISO, 162, 165,
168

Zeitdifferenz 152, 157,
158, 159, 160, 168

Zeitdifferenzprinzip 154,
ISS, 157, 158, 159,
160, 168

Zeitdifferenzton 170
Zentrifugalkraft 6, 8, 16
Zentrum,basophiles 12, 13
Zeus 182
Zoarces 182
Zoosporen 6
Z wergwels 190
Zygoten 2

Similer Documents