Vitamin D,example and challenge

Zusammenfassung Vitamin D ist eine in verschiedener Hinsicht interessante Verbindung, deren Untersuchung zu neuen Erkenntnissen auf dem Gebiete der Stereochemie, der Photochemie und der Reaktionsspezifität beigetragen hat. Insbesondere die damals intrigierende Entstehungsweise unter dem Einfluss von Ultraviolettstrahlung (antirachitische Wirkung des Sonnenlichtes) hat frühzeitig die Aufmerksamkeit von Chemikern und Physikern erregt. Es sind dann die sehr spezifisch verlaufenden thermischen und photochemischen Isomerisierungen gewesen, die zum Verständnis des Reaktionsmechanismus und zu den dem Reaktionsverlauf zu grunde liegenden Gesetzmässigkeiten geführt haben. Auch bieten die Moleküle der unterschiedlichen Vitamin-D-Isomeren mit deren Chiralitätszentren und dem polyzyklischen Aufbau nach wie vor ein fruchtbares Gebiet zur Prüfung der Reichweite der modernen Konformationsanalyse und von chiroptischen Betrachtungen.Es wird eine Übersicht über die verschiedenen experimentellen Ergebnisse und die daraus entwickelten theoretischen Spekulationen gegeben. Als Grundlage wird immer wieder die genaue Kenntnis der molekularen Geometrie und der Bindungsverhältnisse angestrebt. Diese lässt sich heutzutage mittels Konformationsanalyse, Valence Force Field-Kalkulationen und insbesondere auch Röntgenanalyse in konsistenter Weise gewinnen. Bei der weiteren Diskussion der (photo)chemischen Prozesse zeigen sich 3 Faktoren zum Verständnis und zur Voraussicht des Ablaufs wichtig. Es ist die schon längst bekannte sterische Hinderung und zwei weitere, beim Studium der Reaktionen im Vitamin-D-Gebiet zuerst formulierte Faktoren: der Einfluss der Orbitalsymmetrie und (für Photoreaktionen) die Lage des Konformationsgleichgewichtes im Grundzustand. Insbesondere das letztgenannte Prinzip hat sich bei der Auffindung von bisher unbekannten Photoprodukten des Vitamins D als sehr wichtig erwiesen.Auch in der Zukunft werden die von der Natur sorgfältig selektionierten Moleküle von Vitamin D und dessen Isomeren ein anregendes Beispiel und Untersuchungsobjekt beim Studium der detaillierten Mechanismen von Photoisomerisierungen und bei der Konformationsanalyse von Molekülen in aktiviertem Zustand darbieten.

---

---

14th Paul Karrer Lecture, presented 20 June 1973, in the Aula of the University of Zurich.     

Molecular deficiencies of human blood coagulation

Summary Blood coagulation reflects, the complex biological system resulting in the formation of thrombin and the subsequent conversion of fibrinogen into fibrin. Disorders of either thrombin or fibrin formation may cause bleeding states. Congential hemorrhagic disorders are characterized by either reduction of a coagulation factor or impairment of its functional capacity by structural aberrations. Immunological studies and direct molecular evaluation of fibrinogen demonstrate that both types of abnormalities occur. Functional evaluation of abnormal fibrinogens suggests that many different structural variants exist and variably influence interaction with thrombin, fibrin polymerization and fibrin stabilization. Similar studies performed on factors II, VII, VIII, IX, X and XIII indicate that qualitative abnormalities are more frequent than true deficiency states. Such molecular abnormalities will become increasingly interesting and important as the biochemistry of normal coagulation progresses.

---

Zusammenfassung Blut gerinnt, wenn das Gerinnungsferment Thrombin aktiviert wird und Fibrinogen in Fibrin umwandelt. Störungen der Thrombin- oder Fibrinbildung können Bluterkrankheiten verursachen. Die Ursache angeborener Bluterkrankheiten liegt entweder in der quantitativen Verminderung oder in qualitativen Strukturanomalien eines Gerinnungsfaktors. Immunologische Methoden im Verein mit einer beginnenden, direkten Strukturabklärung zeigten für das Fibrinogen überzeugend, dass beide Möglichkeiten vorkommen. Unterschiedliche Funktionsausfälle von Fibrinogen lassen vermuten, dass verschiedenartigen Strukturanomalien für Störungen der Substrateigenschaften gegenüber Thrombin, der Polymerisierung oder der Fibrinstabilisierung verantwortlich sind. Ähnliche Untersuchungen an den Faktoren II, VII, VIII, IX, X und XIII zeigen, dass wahrscheinlich die Mehrzahl der bekannten Bluterkrankheiten durch Strukturanomalien verursacht werden. Die eingehende Untersuchung solcher Strukturdefekte wird zukünftig um so interessanter und bedeutungsvoller werden, je besser die Struktur und Funktion der normalen Gerinnungsfaktoren bekannt sind.

     

Development of black down feathering in hybrid chick embryos (cross new Hampshire ♂ × light sussex Φ) after pituitary implantation

Zusammenfassung Hypophysen von embryonalen oder älteren Hühnern wurden in die Bauchhöhle von 5 Bruttage alten Hybriden der Hühnerkreuzung New Hampshire × Light Sussex implantiert. Vom 12. Bruttage an zeigen die Embryonen beider Geschlechter ein Gebiet mit schwarzer Daunenpigmentierung am Hinterkopf. Implantationen mit anderen Geweben und Injektionen mit synthetischen Hormonen blieben ohne Erfolg, ausgenommen ACTH und MSH, die schwach positiv waren. Die Ansicht, dass das Melanozyten-stimulierende Hormon (MSH) für die verfrühte Entwicklung des schwarzen Nackenkragens der Light-Sussex-Rasse verantwortlich ist, wird durch die Beobachtung erhärtet, dass das Gebiet über der Epiphysis cerebri von schwarzem Gefieder entblösst bleibt.     

Histochemistry of steroid-3β-ol dehydrogenase in the human adrenal cortex

Zusammenfassung Bericht über histochemische Untersuchungen an menschlichen Nebennieren, die chirurgisch bei Fällen von inoperablem Mammacarcinom (mit oder ohne vorhergehende Stimulation mit exogenen ACTH) sowie bei Fällen von Cushingscher Krankheit entfernt worden waren.Anhand der Verteilung der verschiedenen Enzyme und insbesondere des Steroid-3-ol Dehydrogenase wird auf Fragen der Beziehungen der Morphologie und Funktion der normalen Drüse eingegangen und die Cushingsche Krankheit interpretiert.     

The filling mechanism of the swimbladder

Zusammenfassung Es wird gezeigt, dass die Erzeugung der hohen Gasdrucke, welche in der Schwimmblase von Tiefseefischen beobachtet werden, durchVervielfachung bekannter Konzentrier-Einzeleffekte in der durch das rete mirabile gegebenen Haarnadelgegenstromvorrichtung möglich ist.Der Konzentrier-Einzeleffekt — eine kleine Erhöhung der Gaskonzentration in den afferenten relativ zu benachbarten efferenten Kapillarelementen — dürfte bei allen Gasen durch eine geringe Erhöhung der Elektrolytkonzentration (Aussalzwirkung) zustande kommen.Im Falle von Sauerstoff überlagern sich der Aussalzwirkung bei Zusatz von Milchsäure die durch pH-Verschiebung bedingten Bohr- und Rooteffekte, wobei die Substanzen dem Blut am Scheitel des rete durch die dort befindliche Drüse zugefügt werden.Auf Grund der vorliegenden Berechnungen, die sich auf die beim Aal gegebenen Verhältnisse stützen, würde eine relative Erhöhung des Salzgehaltes um 0,02M/I im Falle von Stickstoff einen Einzeleffekt erzeugen, aus welchem infolge der durch das rete bewirkten Vervielfachung ein Partialdruck von etwa 25 Atm N₂ aufgebaut werden könnte.Eine relative Erhöhung des Milchsäuregehaltes in den efferenten Kapillaren um 45 mg% (beim Aalin vivo experimentell bestätigt) müsste für Sauerstoff einen Einzeleffekt hervorbringen, der bis zu Enddrucken von 3000 Atm multipliziert werden kann. Die genaue Analyse lässt in diesem Fall erkennen, dass bei niedrigen Partialdrücken der Bohr- und Rooteffekt, und nach Erreichung hoher O₂-Drücke, der Aussalzeffekt den im Gegenstrom vervielfachten Einzeleffekt bildet.Es wird ein Modellversuch beschrieben, bei welchem die Anreicherung eines Gases durch Vervielfachung des Aussalzeffektes in einer Gegenstromvorrichtung tatsächlich durchgeführt wurde.Es wird weiter darauf hingewiesen, dass der Vorgang im Gesamteffekt einenaktiven Transport darstellt und es wird die Herkunft der für einen solchen Vorgang benötigten freien Energie durch eine thermodynamische Betrachtung aufgezeigt.Im übrigen wurde versucht, die allgemeinen Prinzipien der Gegenstrom-Multiplikation verständlich zu machen, und bestehende Theorien über die Gaskonzentrierung in der Schwimmblase wurden im Lichte dieser Erkenntnisse einer sachlichen Diskussion und Kritik unterworfen.     

Spikes of smooth muscle in calcium-free solution (isolated taenia coli of the guinea-pig)

Zusammenfassung An der glatten Darmmuskulatur (Taenia coli) des Meerschweinchens konnten nach völligem Entzug von Kalzium (und Magnesium) aus der Nährlösung über lange Zeit Spikes gemessen werden. Diese kalziumfreien Spikes werden, im Gegensatz zu den Spikes unter normalen Bedingungen, durch Tetrodotoxin 10^–5 blockiert, und sie werden wie die normalen Spikes mit 100fach niedrigerer Schwelle durch Manganionen blockiert. Es wird angenommen, daß Na-Ionen die für diese Spikes verantwortlichen Ladungsträger sind.

---

---

This work was supported by a grant from the Deutsche Forschungsgemeinschaft (No. Go 130/7).     

The denaturation of proteins: Two state? Reversible or irreversible?

Zusammenfassung Untersuchungen der Denaturie-rungsvorgänge sind für ein Verständnis der Proteinstruktur und -funktion von grosser Bedeutung. Es werden Methoden besprochen, die am ehesten geeignet sind, die Fragen zu beleuchten, ob die Denaturierung einen Zwei-Formen-Prozess darstellt und ob sie reversibel oder irreversibel ist. Sie werden an Beispielen der Harnstoffdenaturierung genetischer Varianten des Rinder--Lactoglobulins erläutert. Es wird ausserdem erörtert, in wieweit sich die Schlussfolgerungen auf die Denaturierung anderer Proteine übertragen lassen.     

Experimentally produced ependymal inclusions in the brain ofXenopus laevis

Zusammenfassung Verletzungen des Endhirns beim erwachsenen Krallenfrosch (Xenopus laevis) führen zur Entstehung von Ventrikelteilen, die vollständig oder teilweise vom Ventrikelsystem des Gehirns isoliert sind. Das Ependym solcher Ventrikelteile zeigt stark Chromhämatoxylin-positive cytoplasmatische Einschlüsse (GPI), die im Perikaryon und in den Zellfortsätzen der Tanycyten lokalisiert sind. Charakter und Bedeutung der GPI werden diskutiert.     

The chemistry of the polymyxin antibiotics

Zusammenfassung Die Chemie der Polymyxine, einer Klasse von basischen Polypeptid-Antibiotika, begann 1954, als durch Gegenstromverteilung erstmals ein definierter Vertreter, das Polymyxin B₁ in reiner Form isoliert werden konnte (L. C.Craig). Partialhydrolyse mit Mineralsäuren führte zum Schluss, dass es sich um Cyclohepta- oder Cyclooctapeptide mit Seitenketten handelt, die, -Diaminobuttersäure (Dab) enthalten (W.Hausmann).Amidartige Verknüpfung der Seitenkette mit einer Fettsäure [(+)-6-Methyloctansäure (MOA) oder 6-Methylheptansäure (IOA)] (S.Wilkinson) verleiht diesen Antibiotika den Charakter von Invertseifen. Sie sind besonders gegen gramnegative Erreger wirksam. Schwierigkeiten bereiteten die Aufklärung der Verknüpfungsweise der Seitenkette (- oder-) und die Beantwortung der Frage, ob das Molekül nebend-Phenylalanin in der Ringsequenz noch einend-, -Diaminobuttersäurerest in Nachbarschaft zur Fettsäure in der Seitenkette enthält. Synthetische Versuche mitd-, -Diaminobuttersäure an dieser Stelle führten zu hochaktiven Produkten, die aber mit natürlichem Polymyxin B₁ nicht identisch waren. Entscheidende Fortschritte wurden mit dem bakteriellen Enzym Nagarse (T.Suzuki) erzielt, das schrittweise die Seitenkette bis zum Ringpeptid abbaut. Dabei ergab sich, dass den Polymyxinen die allgemeine Struktur eines Cycloheptapeptides mit-verknüpfter Seitenkette zukommt (Figur 4).Die Polymyxine B₁ E₁ (Colistin A) sowie Circulin A unterscheiden sich voneinander nur durch eine Variation in der gleichen Dipeptidsequenz des 7-gliedrigen Ringes. Die im Polymyxin B₁ vorhandene Dipeptidsequenzd-Phe-l-Leu ist in Polymyxin E₁ (Colistin A) durchd-Leu-l-Leu und in Circulin A durchd-Leu-Ll-Ile ersetzt. Im Polymyxin D₁ ist neben dem Ersatz der entsprechenden Sequenz durchl-Leu-l-Thr noch ein, -Diaminobuttersäurerest der Seitenkette durch eind-Serin ausgetauscht. Die entsprechenden Verbindungen mit dem Index 2 unterscheiden sich von denjenigen mit dem Index 1 durch einen Austausch der (+)-6-Methyloctansäure durch 6-Methylheptansäure.Die Struktur von Polymyxin B₁ E₁ und Circulin A konnte durch Totalsynthese gesichert werden (K.Vogler). Weitere Fortschritte in der Erforschung der Natur der noch unbekannten Vertreter sind in Kürze zu erwarten.     

Conception nouvelle du galvanotropisme animal Expérience sur les Planaires

Zusammenfassung Die Galvanotaxis der Tiere ist fast immer kathodisch: Orientierung und Fortbewegung zur Kathode. SeitLoeb gehen die Erklärungen dahin, diese Reaktion nur mit Hilfe physiko-chemischer und physiologischer Begriffe zu erklären, jedoch ohne Erfolg. Ausgehend von einer Hypothese vonBohn über die Rolle der inneren Polarität der Organismen bei der Bestimmung ihrer polaren Bewegungen, zeigt der Verfasser, dass im Körper von Strudelwürmern zwei Typen von Anisotropie vorhanden sind bei Verwendung sehr schwacher galvanischer Ströme in Richtung der Längsachse der Tiere: Eine Anisotropie der elektrischen Stromleitung (grössere Leitfähigkeit bei homodromer — Kopf gegen Kathode — als bei antidromer Lage — Kopf gegen Anode); eine Erregungsanisotropie (grössere Erregung durch den elektrischen Strom bei homodromer als bei antidromer Lage). Die elektrische Anisotropie der Gewebe bestimmt die Erregungsanisotropie des Organismus. Die Richtung der Galvanotaxis wird bestimmt durch das Gesetz der maximalen Erregung: das Tier orientiert sich immer so, dass es durch den elektrischen Strom maximal erregt wird. Hieraus die kathodische oder homodrome Orientierung. Die gleichen Resultate ergaben sich auch mit Teilstücken des Strudelwurmes, ebenso mit dem isolierten Rüssel. Experimentell lässt sich die elektrische Anisotropie eines Strudelwurmes umkehren; es erfolgt darauf eine Umkehrung seiner Erregungsanisotropie und seiner Galvanotaxis, die anodisch wird.Die Anodenreaktionen von Echinodermen (zweiphasische Galvanotaxis) und der Wirbeltiere können wahrscheinlich durch das Optimum-Gesetz erklärt werden: Aufsuchen der minimalen Erregungsstellung (Scheminsky, Canella). Im Determinismus des Verhaltens spielen jedoch immer, ob die Galvanotaxis dem Gesetz der maximalen Erregung oder dem Gesetz des Optimums unterliegt, psychologische Faktoren eine Hauptrolle.     

10-Hydroxy-Δ2-decenoic acid in the honeybee(Apis mellifera)

Zusammenfassung Die Mandibulardrüsen der Honigbienen-Arbeiterinnen enthalten 10-Hydroxy-²-decensäure. Es wird angenommen, dass diese Drüsen die Quelle der im Weisel- und Arbeiterinnenlarvenfutter vorkommenden 10-Hydroxy-²-decensäure sind.     

Aspects of mass spectrometry in organic chemistry

Zusammenfassung Massenspektrometrie ist die instrumentalanalytische Methode mit der grössten Anwendungsvielfalt im naturwissenschaftlichen Bereich. Auf dem Gebiet der organischen Chemie sind derzeit qualitative Strukturanalyse und die Analyse stabiler Isotopen die wichtigsten in einer ganzen Reihe von Applikationsmöglichkeiten. In strukturanalytischer Hinsicht handelt es sich im wesentlichen um eine chemische Reaktionsspektroskopie, die als Nebenprodukt der Ionenerzeugung anfällt. Man könnte diese Tatsache für synthetische oder präparative Zwecke ausnützen, wenn der Mengendurchsatz in einem Massenspektrometer nicht so klein wäre.Der wissenschaftlichen Forschung sind in diesem Zusammenhang Aufgaben gestellt, welche die Entwicklung optimaler Geräte zum Ziel haben, eine wirkungsvolle Bearbeitung und Auswertung der riesigen Datenmengen, die besonders in Zusammenhang mit hochauflösender Massenspektrometrie und in direkter Kombination mit Gaschromatographie anfallen, sowie ein besseres Verständnis für die Vorgänge, die der massenspektrometrischen Strukturanalyse zugrunde liegen, um sichere Voraussagen zu ermöglichen.In jüngster Zeit zeichnet sich eine Entwicklung ab, die sich das Massenspektrometer als vielversprechendes Instrument der chemischen Grundlagenforschung zunutze macht. Die Untersuchung des Zerfalls metastabiler Ionen scheint eine wirkungsvolle Methode zu werden, um Informationen über die Kinetik und Thermodynamik monomolekularer Abbaureaktionen zu erarbeiten.     

‘Supernumerary’ or ‘Degenerated’ chromosomes (?) in a chromosomally aberrant Cryptosacci grasshopper,Tristria pulvinata uvarov

Zusammenfassung Die diploide Chromosomenzahl in Spermatogonien vonTristria pulvinata beträgt 21 (XO). In einer natürlichen Population wurden Männchen mit einem oder zwei überzähligen Chromosomen gefunden. Es wird das Verhalten dieser Chromosomen während der Meiose geschildert und die Auffassung vertreten, die Gattung Tristria habe wie andere Feldheuschrecken aus der Gruppe der Cryptosacci 23 Chromosomen gehabt und sekundär ein Autosomenpaar verloren.     

Lysosomal hydrolases in lymphoid tissue from germ-free and neonatal rats

Zusammenfassung Die Ergebnisse histochemischer Färbeverfahren für -Galaktosidase und -Glukuronidase in lymphoiden Geweben von keimfreien Ratten sind ähnlich denjenigen von neugeborenen Tieren. Diese Daten stellen einen zusätzlichen Beweis für die wichtige Rolle der Antigene bei der normalen neonatalen Entwicklung der lysosomalen Enzymaktivität dar.     

Excretion of porphyrins by bacteria

Zusammenfassung Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa undAchromobacter metalcaligenes bilden sämtliche, der Biosynthesekette zum Häm entsprechenden Porphyrine aus endogener -Aminolävulinsäure (ALS) und scheiden Koproporphyrin und Häm aus. Porphyrinsynthese-stimulation mit exogener ALS führt hingegen zur Elimination auch der übrigen Porphyrine aus den Organismen, wobei die höher carboxylierten zu 78–99% in die Kulturflüssigkeit übergehen und Protoporphyrin noch zu über 75% in den Zellen verbleibt.

---

---

This work was supported by grants from the Deutsche Forschungs-gemeinschaft.     

Inhibitory effect of aromatic diamidines on trypsin and enterokinase

Zusammenfassung Aromatische Diamidinoverbindungen sind hochwirksame Hemmstoffe des Trypsins. 2,2-Dibromopropamidin, die stärkste der hier untersuchten Verbindungen, besitzt gegenüber der BANA-Hydrolyse eine Inhibitions-Konstante von 7.6×10^–7 M. Amicarbalid und M & B 4596 sind gute Hemmstoffe der Enterokinase, doch erreichen sie die Wirkung derp-Amidinophenylbrenztraubensäure nicht.     

Dependence of the contractility of coronary muscle on substances favouring contraction and relaxation

Zusammenfassung Es werden die Besonderheiten der am isolierten Koronargefäss von Rind und Pferd nach elektrischer Reizung, Verabreichung von Adrenalin oder Kalium registrierten Mechanogramme beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kontraktilität der Muskelzellen des Rinderkoronargefässes von zwei Stoffen abhängig ist, wovon der eine die Kontraktion und der andere die Erschlaffung fördert.

---

---

I thank the Schweizerischer Nationalfonds für wissenschaftliche Forschung for help.     

A new class of cytostatic folic acid antagonists 1-(3,4-Dichlorophenyl)-5-isopropyl-biguanide and its boron compounds

Zusammenfassung 1-(3,4-Dichlorphenyl)-5-isopropyl-biguanid (I) besitzt cytostatische Eigenschaften, die speziesabhängig sind. I übt eine stark depressive Wirkung auf die Hämatopoese von Meerschweinchen, Katze und Mensch aus, während das Knochenmark von Maus, Ratte, Kaninchen und Hund nicht beeinflusst wird. Transplantable Tumoren von Maus und Ratte werden in ihrem Wachstum nicht gehemmt. Hingegen liessen sich beim Menschen objektive Regressionen einiger Tumorarten beobachten. Die Wirkung auf die Meerschweinchenleukopenie kann durch Formyltetrahydrofolsäure aufgehoben werden. I hemmt die Dihydrofolatreduktase der auf I empfindlichen Spezies Meerschweinchen, nicht aber das entsprechende Ferment der auf I resistenten Spezies Ratte. Der Folsäureantagonismus ist speziesabhängig, was auf eine verschiedene Empfindlichkeit der Dihydrofolatreduktasen und nicht auf einen verschiedenen Metabolismus zurückzuführen sein dürfte. Borverbindungen von I besitzen ähnliche cytostatische Eigenschaften.     

Effects of 2-Br-α-ergocryptine on plasma prolactin level and milk yield in cows

Zusammenfassung An 5 Kühen wurde der Effekt eines spezifischen Prolaktininhibitors (2-Br--ergokryptin=CB 154, SANDOZ, Basel) auf den Plasmaprolaktinspiegel und die Milchleistung untersucht. Bereits mit einer Dosis von 80 mg CB 154 pro Tag konnte eine sichere Hemmwirkung der Prolaktinausschüttung erreicht werden. Im Gegensatz zu dem starken Prolaktinabfall war die bestehende Milchleistung überhaupt nicht oder nur um 10–20% vermindert. Prolaktin dürfte somit beim Rind nicht als maßgeblicher oder ausschließlicher galaktopoetischer Faktor anzusehen sein. Dagegen zeigte sich in einem vorläufigen Versuch, daß mit CB 154 nicht nur der bekannte Prolantinpeak um den Geburtstermin unterdrückt, sondern auch die einsetzende Laktation wesentlich beeinträchtigt werden kann.     

Ecdysone: An antagonist of juvenile hormone in the control of cuticle synthesis in the German cockroach (Blattella germanica)

Zusammenfassung Behandlung vonBlattella germanica im letzten Larvenstadium mit hohen Dosen von Juvenilhormon verhindert ausser der Morphogenese auch die Bildung der neuen Cuticula und die Häutung. Die Prothoracaldrüsen der entstandenen Dauerlarven sind normal; durch anschliessende Injektion von -Ecdyson wird Cuticulasynthese induziert, die Tiere sterben jedoch in der alten Haut. Diese Befunde unterstützen die Hypothese der antagonistischen Wirkung von Juvenilhormon und Ecdyson.