Fluorochromfärbung am lebenden Protoplasten

Zusammenfassung

Man unterscheidet primäre oder Eigenfluoreszenz und sekundäre Fluoreszenz, die erst durch Fluorochrome hervorgerufen wird.

• 1. Beim basischen FluoreszenzfarbstoffAcridinorange wurden nachStruggers Vorgang Farbbadreihen abgestufter Wasserstoffionenkonzentration angewandt. „Volle“, d. h. speicherstofführende pflanzliche Zellsäfte färben sich in weitemh-Bereich zu grüner Fluoreszenz; die Grünfärbung beruht auf chemischer Bindung des Farbstoffes mit zelleigenen Stoffen. „Leere“, d. h. speicherstofffreie Zellsäfte färben sich rot im UV-Licht, doch nur oberhalb einer scharf ausgeprägtenh-Schwelle um 6,5 bis 6,2. Die Rotfärbung beruht auf der Speicherung von Farbkationen, die im sauren Zellsaft aus endosmierenden Farbbasenmolekülen entstehen, ohne daß der Farbstoff mit Zellstoffen in chemische Reaktion tritt. Macht man die Zellsäfte mit Ammoniak alkalisch, so verschwindet die Rotfärbung, während die Grünfärbung bestehen bleibt.

• 2. Die Zellmembranen können entweder elektroadsorptiv oder durch chemische Niederschlagsfärbung tingiert werden. Im ersten Fall werden sie durch ionisierte Salzlösungen (Calciumchlorid) entfärbt, im letzteren nicht. Als „Alpenglühen“ wird ein Phänomen erstmalig beschrieben, wo nekrotisches Plasma bzw. eine an Eiweiß reiche Entmischungsphase des Plasmas die Zellwände, die Tonoplastenscheiden oder andere tote Zellenteile durchdringt und zu grellrotem Leuchten bringt.

• 3. Zellkerne färben sich mit Acridinorange rot oder grün im UV-Licht. Doch ist dies keine Lebensreaktion. Die Rotfärbung toter Zellkerne beruht auf elektroadsorptiver Speicherung, die Grünfluoreszenz toter oder lebender Kerne aber beruht auf chemischer Farbbindung.

• 4. Das elektroneutraleRhodamin B ist, wieStrugger fand, der unschädlichste Vitalfarbstoff. Es kann weder Zellwände elektroadsorptiv färben, noch Ionenspeicherung in Zellen mit „leeren“ Säften bewirken. In solchen Zellen wird daher das Plasma gefärbt; die Speicherkonkurrenz der Zellenteile tritt besonders schön zutage.

• 5. DasCoriphosphin ist ein vorzüglicher metachromatischer Fluoreszenzfarbstoff. Es wird von den Zellwänden bevorzugt gespeichert, ähnlich den substantiven Farbstoffen. Wenn man aber gefärbte (Allium-) Präparate nachher mit Natriumcarbonat behandelt, so wird die Farbe aus den Zellmembranen getrieben, es kommt zur Tonoplastenplasmolyse und in den isolierten Vakuolen zur Speicherung von Ionen mit roter Fluoreszenzfarbe.

• 6. Die lipoidlöslichen Moleküle der basischen Fluoreszenzfarbstoffe durchdringen ganz allgemein fast widerstandslos die lebenden Protoplasten, um an den Zellorten stärksten Speichervermögens festgelegt zu werden. Die lipophoben Farbionen sind unfähig zu permeieren. So erhärten die Versuche in ihrer Gesamtheit die Lipoidtheorie der Plasmapermeabilität.

Summary

A distinction is made between primary or self fluorescence and secondary fluorescence, which is evoked only by a fluorochrome.

• (1) With the basic fluorescent dye, acridine orange, usingStrugger's procedure, dye bath series of graded hydrogen ion concentration were used. “Full”, vegetable celljuices, i,e. those which carry stored materials are stained over a wideh range to a green fluorescence; the green coloration is due to chemical union of the dyestuff with materials of the cell itself. “Empty”, i.e., celljuices which are free of stored materials, are colored red in ultraviolet light, but only above a sharply markedh threshold at 6.5 to 6.2. The red coloration is due to the accumulation of dye cations, which, in the acidic celljuice, are produced from endosmosing dye base molecules, without the dyestuff entering into chemical reaction with cell stuffs. If the cell liquids are made alkaline with ammonia, the red coloration disappears, whereas the green coloration remains.

• (2) The cell membranes can be tinted either by electro-adsorption or by chemical precipitation coloring. In the first case, they are decolorized by ionized salt solutions (calcium chloride), in the latter case not. As “Alpine glow”, a phenomenon is described for the first time. In this necrotic plasma or an albumen-rich decomposing phase of the plasma permeates the cell walls, the tonoplastic sheats or other dead cell parts and brings them to bright red luminescence.

• (3) Cell nuclei are colored red or green in ultra-violet light with acridine orange. However, this is no vital reaction. The red coloring of dead cell nuclei is due to electro-adsorptive accumulation; the green fluorescence of dead or living nuclei however is due to chemical binding of dyestuff.

• (4) AsStrugger found, the electro-neutral rhodamine B is the least harmful vital dyestuff. It can neither color cell walls electro-adsorptively, nor cause accumulation of ions in cells with “empty” juices. Therefore, in such cells the plasma is colored; the storing competition of the cell parts is made evident in especially nice fashion.

• (5) Coriphosphin is an excellent metachromatic fluorescence dyestuff. It is stored preferentially by the cell walls, similar to the substantive dyestuff, however, colored (Allium-) preparations are subsequently treated with sodium carbonate, the color is driven out of the cell membranes, tonoplast plasmolysis ensues and there is accumulation of ions in the isolated vacuoles with a red fluorescence color.

• (6) The lipoid-soluble molecules of the basic fluorescence dyestuffs, in general penetrate almost without resistance the living protoplasts, and are held at those places where the cell has the greatest storing power. The lipophobic dye ions are incapable of permeation. Thus the experiments, as a whole, strengthen the lipoid theory of plasma permeability.

Résumé

On distingue entre la fluorescence propre ou primaire et la fluorescence secondaire qui est provoquée tout d'abord par les fluorochromes.

• 1° A côté de l'acridine orange, colorant basique fluorescent, des séries de bains colorés deh échelonnés furent utilisées d'après l'exemple deStrugger. «Les sucs nutritifs» c'est-à-dire les sucs cellulaires qui transportent des réserves nutritives se colorent dans un grand domaine deh en donnant une fluorescence verte. «Les sucs inactifs», dépourvus de matières de réserves, se colorent en rouge en lumière ultraviolette, mais seulement audessus d'une limite deh bien marquée d'environ 6,5–6,2. La coloration rouge repose sur la mise en réserve de cations qui, dans le suc cellulaire acide, résultent de l'endosmose de molécules basiques colorées, sans que le colorant n'entre en réaction. Si l'on rend le suc alcalin avec de l'ammoniaque, la coloration rouge disparaît tandis que la coloration verte subsiste.

• 2° Les membranes cellulaires peuvent être colorées ou bien par électroadsorption ou bien par précipitation colorée. Dans le premier cas, il y a décoloration par les solutions salines ionisées (chlorure de calcium); dans le second, elles ne le sont pas. Sous le nom d'«Alpenglühen» (coucher de soleil sur les Alpes), on décrit, pour la première fois un phénomène du plasma nécrotique, c'est-à-dire, une phase de démixtion du plasma des parois cellulaires riche en protéines, traversant les parois des tonoplastes ou d'autres parties mortes des cellules et y produisant une illumination rouge vif.

• 3° Les noyaux des cellules se colorent en rouge ou en vert en lumière ultraviolette avec l'orangé d'acridine. Cependant ce n'est pas une réaction liée à la vie. La coloration rouge des noyaux de cellules mortes repose sur la mise en réserve par électro-adsorption, mais la fluorescence verte de noyaux morts ou vivants repose sur l'existence d'une combinaison chimique colorée.

• 4° Larhodamine B au point isoélectrique est, comme l'a trouvéStrugger, la matière la plus inoffensive pour la vie. Elle ne peut ni colorer les parois cellulaires par électro-adsorption ni produire l'emmagasinage d'ions dans des cellules avec des sucs non-nutritifs. Dans de telles cellules, le plasma se colore cependant. La concurrence de l'emmagasinage dans les parties de cellules se voit particulièrement bien.

• 5° Lacoriphosphine est une excellente matière colorante pour la fluorescence métachromatique. Les parois cellulaires la préfèrent de même que les colorants substantifs. Quand on traite des préparations d'ail colorées par le carbonate de sodium, la coloration abandonne les membranes cellulaires; il se produit la plasmolyse des tonoplastes et l'emmagasinage des ions, avec fluorescence rouge, dans les vacuoles isolées.

• 6° Les molécules liposolubles des colorants basiques fluorescents traversent, en général sans résistance, les protoplastes vivants pour venir s'établir dans les endroits de la cellule qui possèdent le plus grand pouvoir d'emmagasinage. Les ions colorés lipophobes sont incapables d'y pénétrer. Ainsi se consolident les recherches d'ensemble de la théorie lipoïdique de la perméabilité plasmatique.