1. Extrazellulare und intrazellulare Verdauung.

„Corpora non agunt nisi soluta.“ Dieser alte Satz spielt im Leben der

Zelle eine überaus große Rolle. Damit die aufgenommenen Nahrungsstoffe

chemisch wirken und zum Aufbau der lebendigen Substanz verwendet

werden können, müssen sie in gelöstem Zustande sein; da aber die vom

Organismus aufgenommene Nahrung zum Teil geformte Nahrung ist, muß

sie erst in lösliche Formen übergeführt werden, und diesen Vorgang

bezeichnen wir als +Verdauung+. Wir sehen, daß nur wenige Zellen die

Fähigkeit haben, geformte Nahrung in sich aufzunehmen; bei diesen

sprechen wir dann von einer „+intrazellularen Verdauung+“, da die

Ueberführung der geformten Nahrung in lösliche Verbindungen hier im

Innern der Zelle vor sich geht. Die große Mehrzahl der Zellen dagegen

kann keine geformte Nahrung in ihren Zellkörper hineinziehen; bei

ihnen muß also die Umsetzung der geformten Nahrungsstoffe in lösliche

Formen schon außerhalb der Zelle stattfinden, damit eine Aufnahme

möglich ist. Wir bezeichnen daher diese Umformung als „+extrazellulare

Verdauung+“ und die Aufnahme der gelösten Nahrung als „+Resorption+“.

[Illustration: Fig. 61. +Lieberkühnia+, ein Süßwasserrhizopod, aus

dessen eiförmiger Schale verzweigte Pseudopodienstränge heraustreten.]

Die Ueberführung der geformten Nahrung, wie der geronnenen

Eiweißkörper, der Stärke, der Fette etc., in lösliche Verbindungen

geschieht durch Einwirkung bestimmter Sekrete, welche der Zellkörper

nach außen abgibt. Diese eigentümlichen Sekrete werden „+Enzyme+“

oder +gelöste Fermente+ genannt. Den Erfolg ihrer Wirkung können

wir uns auch außerhalb des Organismus vor Augen führen, indem wir

ein Enzym, z. B. das „+Pepsin+“, das von den Zellen der Magendrüsen

produziert wird, auf eine geronnene Eiweißflocke einwirken lassen.

Tun wir z. B. in ein Becherglas eine Lösung von +Pepsin+ in Wasser,

das wir mit dem gleichen Volumen 0,4-proz. Salzsäure versetzt haben,

so sind wir im Besitze eines künstlichen Magensaftes. Wenn wir in

diese Verdauungslösung eine Fibrinflocke, d. h. eine Flocke jenes

Eiweißkörpers, der durch seine spontane Koagulation die Gerinnung

des Blutes außerhalb der Blutgefäße herbeiführt, hineinlegen und das

Becherglas in einem Verdauungsofen auf Körpertemperatur erwärmen, so

finden wir nach einiger Zeit, daß die feste Fibrinflocke anfängt,

aufzuquellen, von außen her durchsichtig zu werden und sich allmählich

in der Flüssigkeit aufzulösen. Schließlich ist die ganze Fibrinflocke

als solche verschwunden, und wir finden statt ihrer in der Flüssigkeit

verteilt +Pepton+, jenen einfachen Eiweißkörper, der, wie wir bereits

früher gesehen haben, durch hydrolytische Spaltung des polymeren

Eiweißmoleküls entsteht, in Wasser löslich ist, durch organische

Membranen diffundiert und beim Kochen nicht mehr gerinnt. Neben dem

Pepton finden wir noch gewisse Uebergangsstufen zwischen dem nativen

Eiweiß und dem Pepton, die ebenfalls in Wasser löslich sind und als

+Albumosen+ bezeichnet werden. Auf die eigentümliche Wirkungsweise der

Fermente selbst werden wir sogleich näher eingehen.

[Illustration: Fig. 62. +Ein lang ausgestrecktes Pseudopodium von

Lieberkühnia, auf dem sich ein Infusorium (Colpidium colpoda) gefangen

hat.+ _a_, _b_, _c_, _d_, _e_, _f_ verschiedene Stadien der Verdauung

dieses Infusoriums.]

Was hier bei der extrazellularen Verdauung +außerhalb+ des Zellkörpers

geschieht, was wir sogar im Reagenzglase nachahmen können, das erfolgt

bei der intrazellularen Verdauung +innerhalb+ des Protoplasmas. Auch

hier können wir den Prozeß verfolgen, und zwar am besten an dem

nackten Protoplasmaleib der Rhizopoden. +Lieberkühnia+ ist ein großes

Süßwasserrhizopod, aus dessen eiförmiger membranöser Schale durch eine

Oeffnung am spitzen Pol dicke, baumartig verzweigte Pseudopodienstränge

heraustreten (Fig. 61). Beobachten wir mit dem Mikroskop, wie die

+Lieberkühnia+ ein heftig gegen ihre Pseudopodien anschwimmendes

Infusorium fängt und verdaut[109], so sehen wir, daß die Beute zuerst

an den Pseudopodien hängen bleibt, durch starke Fluchtbewegungen sich

immer fester und fester verstrickt und nun allmählich, sei es ganz,

sei es teilweise, vom Pseudopodienprotoplasma umflossen wird (Fig.

62). Einige Zeit dauern die Bewegungen des Infusoriums noch fort,

bald aber werden sie matter und matter, und gleichzeitig beginnt

sich schon seine Körperform zu verändern. Dann sieht man, wie es an

Volumen immer mehr abnimmt, während flüssige und körnige Teile seines

Protoplasmakörpers auf das Pseudopodienprotoplasma übertreten, sich

mit diesem mischen und nicht mehr unterscheidbar dem Zentralkörper

der +Lieberkühnia+ zuströmen. So wird allmählich der ganze Körper des

Infusoriums aufgelöst, und sein verflüssigter Inhalt mischt sich mit

dem Protoplasma der +Lieberkühnia+, bis nichts Unterscheidbares mehr

von ihm übrig geblieben ist. In anderen Fällen der intrazellularen

Verdauung wird der Nahrungskörper, wie z. B. bei den Amöben und

Infusorien, innerhalb des Endoplasmas von einer Nahrungsvakuole

umgeben und in derselben Weise aufgelöst, wie in dem Exoplasma der

+Lieberkühnia+. Sehr interessant sind ferner die Beobachtungen,

die Miß ~Greenwood~[110] an Infusorien gemacht hat. Sie verfolgte

die Schicksale der aufgenommenen Nahrungsmassen bei Vorticellinen,

speziell bei +Carchesium+, und fand dabei, daß sie, während sie

ihrer Verdauung unterliegen, einen ganz bestimmten Weg im Zellkörper

zurücklegen, nämlich vom Zellpharynx (Fig. 63) nach der Basis der Zelle

und schließlich nach der Zellmundöffnung, wo die unverdauten Massen

wieder ausgeworfen werden. Dabei ist es sehr bemerkenswert, daß die

Nahrungsmassen in der Konkavität, die der wurstförmige Zellkern dem

Zellinnern zukehrt, längere Zeit liegen bleiben, um hier hauptsächlich

ihre Zersetzung zu erfahren. Es deutet diese Tatsache offenbar auf

eine nähere Anteilnahme des Kerns an der Verdauung der Nahrungsmassen

in der Zelle hin. Bei +Paramaecium+ hat ~Pütter~ die Zirkulation des

Protoplasmas mit den Nahrungsmassen verfolgt und die nachstehende

Zeichnung (Fig. 64) freundlichst zur Verfügung gestellt, auf der die

Pfeile den Weg der Strömung angeben.

[Illustration: Fig. 63. +Carchesium polypinum.+ Schema des Weges,

welchen die aufgenommene Nahrung nimmt bis zur Verdauung und zum

Auswurf der Exkretstoffe. Die Nahrung tritt durch den Pharynx ein und

wird nach unten transportiert (kleine Kreise), wo sie sich in die

Konkavität des wurstförmigen Zellkerns (an den dunkleren Einlagerungen

zu erkennen) lagert. In der Konkavität des Zellkerns bleibt sie eine

Zeitlang in Ruhe (Kreuzchen). Dann wird sie an der anderen Seite nach

oben befördert (Punkte) und kommt zurück in den Mittelpunkt der Zelle,

wo ihre Auflösung erfolgt. Die Exkrete werden durch die Zellmundöffnung

wieder nach außen entfernt. Die schwarze Linie mit Pfeilen gibt die

Richtung des Weges an. Nach ~Greenwood~.]

[Illustration: Fig. 64. +Paramaecium aurelia+, _a_ Zellkern, _b_₁

und _b_₂ die alternierend pulsierenden Vakuolen (_b_₁ in Diastole,

_b_₂ in Systole mit deutlich sichtbaren radiären Abzugskanälchen),

_c_ Zellmund, _d_ Zellschlund, _e_ Zellafter, _f_ die Trichocysten,

_g_ die Basalkörperchen der Wimpern, _h_ mehr oder weniger veränderte

Nahrungsballen, _i_ Peristomfeld, _k_ Pfeile, die den Weg der langsamen

Protoplasmaströmung anzeigen. Nach ~Pütter~.]

Ebenso wie die Eiweißkörper durch das „+Pepsin+“ in saurer und durch

das „+Trypsin+“ in alkalischer Lösung werden auch die unlöslichen

Kohlehydrate, wie Stärke, sowohl bei intrazellularer als bei

extrazellularer Verdauung durch die Einwirkung gewisser Enzyme in

lösliche Formen übergeführt. Die Stärke ist, wie wir sahen, ein

Polysaccharid, das aus der Vereinigung mehrerer Zuckermoleküle in

Anhydridform besteht. Bei der Einwirkung der Enzyme, z. B. des

„+Ptyalins+“, des Speichel- und des Pankreassaftes im Tiere oder der

„+Diastase+“ in der Pflanze, wird nun das polymere Stärkemolekül unter

Wasseraufnahme in Maltose und diese weiterhin durch die „+Maltase+“

in die einfachen Traubenzuckermoleküle gespalten, die in Wasser

löslich sind. Bei der intrazellularen Verdauung der Infusorien werden

die Stärkekörner, wie ~M. Meissner~[111] gezeigt hat, von außen her

langsam angedaut, so daß sie wie angefressen aussehen (Fig. 65), bis

sie schließlich ganz aufgelöst sind. Indessen scheint es nach den

ausgezeichneten Untersuchungen von Miß ~Greenwood~[112] und ~Meissner~

(l. c.), daß Rhizopoden, wie z. B. Amöben, obwohl sie gelegentlich

Stärke in sich aufnehmen, dieselbe doch nicht zu verdauen imstande sind.

[Illustration: Fig. 65. +Angedaute Stärkekörner+, die von einem

Infusorium gefressen und angedaut worden sind. Nach ~M. Meissner~.]

Die Fette endlich werden bei der extrazellularen Verdauung durch das

Fettferment, das „+Steapsin+“, ebenfalls unter Wasseraufnahme gespalten

in Glyzerin und Fettsäuren, wovon die letzteren sich mit Alkalien zu

Seifen verbinden. Glyzerin sowie Seifen aber sind löslich und können

resorbiert werden. Dagegen findet bei der intrazellularen Aufnahme

der neutralen Fetttröpfchen als solcher nicht immer eine sofortige

Verdauung statt. Wie ~Meissner~ beobachtet hat, behalten Amöben und

Infusorien aufgenommene Fetttröpfchen tagelang unverändert in ihrem

Protoplasma, und Miß ~Greenwood~ hat gefunden, daß +Amoeba+ und

+Actinosphaerium+ das aufgenommene Fett überhaupt nicht verdauen.

Allgemeine Physiologie · 第 141 / 283 题