3. Assimilation und Dissimilation.

a) Assimilation.

Die Verdauung der Nahrungsstoffe durch die Einwirkung der Fermente

ist nur eine Vorbereitung für den Assimilationsvorgang. Erst nachdem

die Nahrungsstoffe in den Zustand gebracht worden sind, in dem sie

chemisch wirken können, d. h. nachdem sie gelöst worden sind, kann ihre

Verwertung zum Aufbau der lebendigen Substanz beginnen.

Der Assimilationsvorgang gestaltet sich naturgemäß je nach der

verschiedenen Beschaffenheit der aufgenommenen Nahrung sehr

verschieden. Vor allem werden wir entsprechend den Unterschieden,

die wir zwischen der Nahrung der Pflanzen und der Nahrung der Tiere

kennen gelernt haben, auch Unterschiede in der Assimilation bei beiden

Organismengruppen finden müssen. Es liegt auf der Hand, daß die

Prozesse, die zum Aufbau der lebendigen Substanz in der Pflanzenzelle

führen, eine viel längere Reihe bilden müssen, als die Prozesse

der Assimilation in der tierischen Zelle, denn die Pflanze muß aus

den einfachsten anorganischen Verbindungen, aus der Kohlensäure,

dem Wasser, den Salzen und dem Sauerstoff die hochkomplizierten

Eiweißmoleküle aufbauen, während das Tier schon fertige organische

Verbindungen, ohne die es nicht leben kann, zugeführt bekommt und

diese nun bloß noch in seiner spezifischen Weise umformt. Verfolgen

wir die Prozesse, die zur Assimilation der Eiweißkörper führen, soweit

sie überhaupt bekannt sind, in beiden Reihen etwas genauer. Die

Lückenhaftigkeit unserer Kenntnis wird uns freilich hier fühlbarer als

irgendwo sonst.

Fassen wir zunächst +die Pflanzen+ ins Auge, so zeigt uns ein einfacher

Versuch den ersten Schritt, den die Pflanze tut in der Reihe der

Vorgänge, welche die Assimilation vorstellen. In ein oben geschlossenes

zylindrisches Kugelrohr (Fig. 67), das nach seinem Volumen graduiert

ist, stecken wir vermittelst eines Drahtes ein grünes Blatt und

lassen eine bestimmt abgemessene Menge Kohlensäure einströmen. Das

Glasrohr schließen wir an seinem unteren Ende mit Quecksilber ab und

lassen es einige Stunden am Sonnenlichte stehen. Prüfen wir dann

gasanalytisch den Inhalt des Rohres wieder, so stellt sich heraus, daß

die Kohlensäure verschwunden und statt dessen ein gleichgroßes Volumen

Sauerstoff in dem Glasrohr enthalten ist. Da die Kohlensäure an Volumen

gleich dem Volumen des in ihr enthaltenen Sauerstoffs ist, so beweist

der Versuch nicht nur, daß die Pflanze die Kohlensäure aufgenommen und

Sauerstoff abgegeben hat, sondern er zeigt auch, daß sie ebensoviel

Sauerstoff abgegeben hat, wie in der Kohlensäure enthalten war. Der

erste Schritt zur Assimilation in der Pflanze ist also eine Spaltung

der Kohlensäure, die in der grünen Pflanzenzelle unter dem Einfluß des

Sonnenlichts erfolgt. Den Sauerstoff gibt die Pflanze nach außen ab.

Ueber das Schicksal des zurückbehaltenen Kohlenstoffs aber gibt uns

die mikroskopische Beobachtung Aufschluß. Es zeigt sich nämlich, daß

entsprechend der Zersetzung der Kohlensäure in den Chlorophyllkörpern

selbst Stärke gebildet wird, die sich in Form kleiner, stark

lichtbrechender Körnchen (Fig. 31 _III_, p. 95 und Fig. 68) ablagert,

und ~Sachs~[122] hat durch eine Reihe von Versuchen gezeigt, daß,

sobald die Kohlensäurespaltung in der Dunkelheit aufhört, auch die

Stärkebildung sistiert wird, um bei Belichtung mit der Zersetzung

der Kohlensäure sofort wieder zu beginnen. Da die Stärke außer dem

Kohlenstoff nur noch Wasserstoff und Sauerstoff in dem Atomverhältnis

von Wasser enthält, so kann also die Stärke nur durch eine Synthese aus

dem abgespaltenen Kohlenstoff und dem durch die Wurzeln aufgenommenen

Wasser entstanden sein. +Die Stärke ist daher das erste sichtbar

werdende Assimilationsprodukt.+

[Illustration: Fig. 67. +Apparat zur Untersuchung der

Kohlensäurespaltung in den grünen Pflanzenteilen.+ Nach ~Detmer~.]

[Illustration: Fig. 68. +Stärke als helle Schüppchen in

Chlorophyllkörpern.+ _A_ Chlorophyllkörper in der Zelle liegend. _B_

Chlorophyllkörper in der Teilung begriffen. Nach ~Sachs~.]

Ueber die speziellen Vorgänge bei der Bildung der Stärke herrschen

bis heute nur Vermutungen, doch kommt der ~von Baeyer~schen Hypothese

ein so hoher Wahrscheinlichkeitsgrad zu, daß sie die allgemeinste

Annahme gefunden hat. Nach dieser Hypothese ~von Baeyer~s verbindet

sich der aus der Spaltung von Kohlensäure (CO₂) freiwerdende

Kohlenstoff (C) im Moment des Freiwerdens mit dem durch die Wurzeln

aufgenommenen Wasser (H₂O) zu einem Molekül +Formaldehyd+ (CH₂O). Es

wäre also nach dieser Hypothese der Formaldehyd das erste synthetische

Produkt der Pflanzenzelle. Indem sich nun sechs Formaldehydmoleküle

durch Aneinanderkettung (Polymerisation) miteinander zu einem

komplexeren Molekül vereinigen, entsteht ein Monosaccharidmolekül,

wahrscheinlich der +Traubenzucker+ (C₆H₁₂O₆). Die Synthese des

Traubenzuckers wäre also der zweite Schritt zur Bildung der Stärke.

Aus ihm entsteht wiederum durch Polymerisation, indem sich eine

Anzahl Traubenzuckermoleküle je unter Austritt eines Moleküls Wasser

miteinander verketten, die +Stärke+ (C₆H₁₀O₅)ₙ. Der ganze Vorgang der

Assimilation der Stärke spielt sich also nach dieser Hypothese etwa in

folgender Weise ab:

CO₂ + H₂O = CH₂O + O₂

6 (CH₂O) = C₆H₁₂O₆

n (C₆H₁₂O₆ - H₂O) = (C₆H₁₀O₅)ₙ.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Stärke nur die

Reservematerialform der Kohlehydrate ist, daß sie aber im Bedarfsfalle,

sobald Kohlehydrate aktiv im Stoffwechsel Verwendung finden, wieder in

die Monosaccharidmoleküle gespalten wird.

In neuester Zeit hat der Elektrochemiker ~Walter Löb~[123] interessante

Versuche angestellt, die möglicherweise einmal weiteres Licht auf

den spezielleren Mechanismus der Kohlehydratassimilation werfen

dürften. Er hat, wie schon andere Forscher, die sogenannte „stille

elektrische Entladung“, wie sie z. B. in ~Geissler~schen Röhren

erfolgt, als Energieform für chemische Synthesen verwendet, und es

ist ihm auf diesem Wege zum ersten Male gelungen, aus Kohlensäure

und Wasser synthetisch Formaldehyd und andere den Kohlehydraten

nahestehende Verbindungen wie Glykolaldehyd aufzubauen. Dadurch

gewinnt die Hypothese ~A. von Baeyer~s zum ersten Male eine starke

experimentelle Stütze. ~Walter Löb~ stellt sich vor, daß unter diesen

Bedingungen Kohlensäure und Wasser zunächst in Kohlenoxyd, Wasserstoff

und Sauerstoff gespalten wird, und daß dann aus dem so entstehenden

Kohlenoxyd und dem freiwerdenden Wasserstoff der Formaldehyd

und daneben Glykolaldehyd sich aufbaut, aus denen dann durch

Polymerisierung Traubenzucker entstehen könnte nach folgendem Schema:

CO₂ + H₂O = CO + H₂ + O₂

H₂ + CO = H₂CO

2 (H₂ + CO) = CH₂OH·COH

6 H₂CO = C₆H₁₂O₆

3 CH₂OH·COH = C₆H₁₂O₆

Wenn nun auch die stille elektrische Entladung nicht ohne weiteres

in ihrer Wirkung mit dem Licht, das in der Pflanze als Energiequelle

dient, identifiziert werden darf, und wenn auch die Rolle, die das

Chlorophyll dabei spielt, und die nach ~Löb~ die eines Katalysators

sein soll, zunächst noch etwas dunkel bleibt, so ist es doch immer von

großem Interesse, einen dem Assimilationsprozeß vergleichbaren Vorgang

gefunden zu haben, bei dem aus Kohlensäure und Wasser synthetische

Produkte entstehen, die man auf dem Weg zur Traubenzuckersynthese in

der Pflanzenzelle seit langer Zeit als Zwischenstationen gefordert hat.

Sicherlich wird hier die nächste Zukunft uns einen wesentlichen Schritt

vorwärts führen.

„Wenn die Stärke“, sagt ~Sachs~[124], „das einzige und erste sichtbare

Assimilationsprodukt ist, so folgt ohne weiteres, daß alle übrigen

organischen Verbindungen der Pflanze durch chemische Metamorphosen

aus ihr hervorgegangen sein müssen.“ In der Tat, erinnern wir uns

an die Zusammensetzung der künstlichen Nährlösung, in der wir die

Pflanze wachsen ließen[125], so wissen wir, daß in ihr kein Kohlenstoff

enthalten war. Wenn also die Pflanze späterhin andere Kohlehydrate,

Fette und schließlich Eiweißkörper bildet, die sämtlich Kohlenstoff

enthalten, so kann sie dazu nur die Stärke als Ausgangspunkt benutzen.

Freilich wissen wir über die speziellen chemischen Umsetzungen, welche

die Stärke weiter erfährt, fast nichts Genaues. Allein wir können

uns wenigstens in großen Zügen eine Vorstellung von den weiteren

Assimilationsvorgängen bilden. Daß aus der Stärke lösliche Zuckerarten

durch hydrolytische Spaltung sehr leicht entstehen können, ist ohne

weiteres verständlich, wenn wir daran denken, daß ja die Stärke ein

+polymeres+ Zuckeranhydridmolekül vorstellt. So kann also die Stärke

in den Zustand der +löslichen Kohlehydrate+ übergehen, der notwendig

ist, um weitere chemische Synthesen zu ermöglichen. Auch die Bildung

von +fetten Oelen+ aus Stärke läßt sich noch empirisch nachweisen.

Wenn man unreife Samen von gewissen Pflanzen, z. B. +Paeonia+, die

nur Kohlehydrate und kein Fett enthalten, an feuchter Luft liegen

läßt, findet man nach einiger Zeit, daß alle Stärke verschwunden,

statt dessen aber Oel entstanden ist. Viel komplizierter dagegen ist

die Entstehung des +Eiweißes+ aus den Kohlehydraten. Da das Eiweiß

außer den Atomen der Kohlehydrate noch Stickstoff und eventuell auch

Schwefel enthält, den die Pflanze durch die Wurzeln nur aus den

salpetersauren und schwefelsauren Salzen bezieht, so müssen hier

erst komplizierte Umsetzungen stattfinden, deren Einzelheiten sich

unserer Kenntnis bisher noch vollständig entziehen. Zweifellos ist es

aber heute, daß auf dem Wege zur Eiweißsynthese erst die Bildung von

Aminosäuren erfolgen muß, aus denen sich weiterhin das Eiweißmolekül

durch Polymerisation zusammensetzt. Jedenfalls wissen wir jetzt sicher,

daß in keimenden Pflanzen Aminosäuren reichlich vorhanden sind, die von

der wachsenden Pflanze zum Aufbau von Eiweißkörpern verwendet werden.

Wie schließlich das synthetisch gebildete Eiweißmolekül zum Aufbau von

lebendiger Substanz verwertet wird, darüber können wir bei unserer

äußerst mangelhaften Kenntnis des Stoffwechsels der Zelle bis jetzt

noch nicht das Geringste aussagen. Hier eröffnet sich der künftigen

physiologischen Forschung ein ungeheuer weites Gebiet.

Bei den +Tieren+ ist der Weg von der aufgenommenen Nahrung bis

zu den Eiweißverbindungen der lebendigen Substanz naturgemäß

wesentlich kürzer, denn alle Tiere ohne Ausnahme bedürfen schon

fertiger Eiweißkörper oder wenigstens ihrer Konstituenten, der

Aminosäuren, zu ihrer Ernährung. Es fragt sich aber, was mit den

als Nahrung aufgenommenen Eiweißkörpern weiter geschieht. Zunächst

ist seit langer Zeit bekannt, daß die nativen Eiweißkörper durch

die Verdauungsenzyme des Magen- und Pankreassaftes hydrolytisch in

Albumosen und Peptone gespalten werden. Auch wußte man schon, daß das

Trypsin des Pankreassaftes bei längerer Einwirkung im Reagenzglase das

Eiweißmolekül in noch einfachere Bruchstücke zerlegen kann, nämlich

in eine Reihe von Aminosäuren wie Leucin, Tyrosin, Asparaginsäure,

und ~Kutscher~ und ~Seemann~[126] haben den Nachweis geführt, daß

auch im lebenden Darm bereits solche Aminosäuren als Produkte der

Eiweißverdauung auftreten. Neuerdings hat nun ~Cohnheim~[127]

gefunden, daß von der Darmwand ein eigenes Enzym produziert wird, das

„+Erepsin+“, das die durch die Pankreastrypsinverdauung entstandenen

Peptone sehr schnell bis zu ihren Aminosäuren aufspaltet, während

es auf das native Eiweißmolekül nicht einwirkt. Es gewinnt dadurch

immer mehr den Anschein, als ob im Verdauungsakt des Tierkörpers

überhaupt alles Eiweiß bis zu Aminosäuren aufgespalten wird, ehe

es der Resorption unterliegt. Die oben angeführten Versuche von

~Löwi~ haben schließlich gezeigt, daß der Tierkörper die Fähigkeit

hat, ebenso wie der Pflanzenkörper aus Aminosäuren wieder Eiweiß

aufzubauen, und es fragt sich nun, wo diese Synthese stattfindet.

Schon nach den Untersuchungen von ~Salvioli~[128], ~Hofmeister~[129],

~Neumeister~[130] und anderen konnte kein Zweifel mehr bestehen,

daß die Peptone als solche auf ihrem Wege durch die Darmwand wieder

umgewandelt werden. Bringt man nämlich Stücke der Darmschleimhaut

eines Kaninchens in eine Peptonlösung, in der die Zellen der Darmwand

eine Zeitlang am Leben bleiben, so findet man nach einiger Zeit, daß

alles Pepton verschwunden ist. Spritzt man dagegen eine Peptonlösung

einem Tiere ins Blut, so wird in kurzer Zeit die ganze Peptonmenge

unverändert durch den Harn wieder ausgeschieden, und im normalen Leben

ist das Blut immer frei von Peptonen. Diese beiden Versuche beweisen

unzweifelhaft, daß die Peptone als solche nicht in die Zirkulation

gelangen, und das gleiche gilt von den Aminosäuren. Alle Versuche,

Aminosäuren im Blutstrom nachzuweisen, sind negativ ausgefallen. Wir

werden uns also wohl vorstellen müssen, daß die Spaltungsprodukte des

Nahrungseiweißes auf dem Wege durch die Darmwand nach der Resorption

von den Darmepithelzellen wieder zu nativem Eiweiß zusammengesetzt

werden, jetzt aber zu den charakteristischen Eiweißkörpern des Blutes,

vor allem zu Globulinen, die dann an das Blut abgegeben werden.

Hier, mit dem Blutstrom, zirkuliert dieses gelöste Eiweiß im ganzen

Körper, umspült die Zellen aller Gewebe und wird von den Zellen dem

Blute entnommen. In den Zellen schließlich wird das Eiweiß zum Aufbau

der lebendigen Substanz verbraucht, um dann im Stoffwechsel wieder

zu zerfallen, was daraus hervorgeht, daß alles über eine bestimmte

Quantität hinaus in den Körper aufgenommene Eiweiß in auffallend

kurzer Zeit in seiner ganzen Menge als Harnstoff, Harnsäure etc. im

Harn erscheint. Früher glaubte man, daß der Zerfall des zirkulierenden

Eiweißes im Blute, in den Körpersäften erfolge[131]. Später aber haben

~Pflüger~ und ~Schöndorff~[132] durch sehr genaue Untersuchungen

gezeigt, daß der Zerfall des im Blute gelösten Eiweißes nicht im

Blute selbst, sondern in den Zellen der Gewebe stattfindet, daß

also der Eiweißzerfall durch den Stoffwechsel der lebendigen Zelle

veranlaßt wird. Einen geringen Teil des im Blute gelösten Eiweißes

halten indessen unter Umständen auch die Zellen fest, um ihn, wie beim

Wachstum, zur Vermehrung ihrer lebendigen Substanz zu benutzen, oder

um ihn, wie bei der Mästung, in Form von Reserveeiweiß im Protoplasma

aufzuspeichern. Solches passives, indifferentes Reserveeiweiß kann

unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. beim Hungern oder bei der

Entwicklung der Eier, wieder in den Stoffwechsel hineingezogen werden.

Das Vitellin in den Eizellen ist ein derartiger Stoff.

Ueber die Verwendung der aufgenommenen Fette und Kohlehydrate zum

Aufbau der lebendigen Substanz weiß man ebensowenig etwas Eingehenderes

wie über die entsprechende Verwendung der Eiweißkörper. Das Fett, das

als solches in die Zellen aufgenommen ist, bleibt häufig lange Zeit als

Reservematerial liegen. Auch kann das vorher in Glyzerin und Fettsäuren

gespaltene und in dieser Form resorbierte Fett in der Zelle wieder in

neutrales Fett zurückverwandelt werden, wie aus den ausgezeichneten

Versuchen von ~J. Munk~[133] hervorgeht, der ausgehungerte und

völlig abgemagerte Hunde durch Fütterung von fettfreien Seifen oder

auch freien Fettsäuren wieder zum Ansatz von Gewebefett brachte. In

gleicher Weise kann der aus den Kohlehydraten durch enzymatische

Spaltung hervorgegangene und im Ueberschuß vorhandene Traubenzucker in

den Gewebezellen, vor allem in den Zellen der Leber und der Muskeln,

synthetisch in Glykogen verwandelt und als solches abgelagert werden.

Ueber das weitere Schicksal dieses abgelagerten Fettes und Glykogens

aber wissen wir nur, daß es beim Hungern und bei angestrengter

Muskelarbeit von den Zellen in ihrem Stoffwechsel wieder gespalten und

verbraucht wird, daß es also ein Reservematerial vorstellt, das den

Zellen des Körpers in Fällen des Bedarfs jederzeit zur Verfügung steht.

b) Dissimilation.

Noch weit spärlicher als vom Assimilationsprozeß sind unsere Kenntnisse

von den Vorgängen bei der Dissimilation der lebendigen Substanz.

Eigentlich wissen wir nur, +daß+ sich die lebendige Substanz

fortwährend von selbst zersetzt, denn das geht aus der Abgabe der

Zerfallsprodukte hervor. Welche Wege aber der Zerfall z. B. von den

komplizierten Eiweißverbindungen der Zelle bis zu den Endprodukten

einschlägt, welche speziellen chemischen Umsetzungen bei diesem „Abbau“

der Eiweißverbindungen stattfinden, davon haben wir begreiflicherweise

nur ganz mangelhafte Kenntnis, da wir ja die chemische Zusammensetzung

der Eiweißkörper selbst noch sehr wenig kennen.

+Eine+ Tatsache aber wissen wir jetzt wenigstens sicher, das ist die,

daß die meisten von allen denjenigen Stoffen, die aus dem Zerfall der

Eiweißverbindungen stammen, nicht einfach abgespaltene Atomgruppen

sind, die schon vorher als solche im Molekül präformiert waren, sondern

daß sie erst durch Synthesen entstehen, sei es im Moment des Zerfalls

durch Umlagerung der Atome im Molekül der Eiweißverbindungen selbst,

wie wir es z. B. von der Kohlensäure annehmen, sei es erst später

außerhalb des Moleküls durch Vereinigung mit anderen Spaltungsprodukten

und gleichzeitiger Umlagerung der Atome, wie es z. B. bei der Bildung

des Harnstoffs der Fall ist. Von keinem einzigen Zerfallsprodukt der

Eiweißkörper bezw. ihrer Verbindungen aber wissen wir bisher, daß es

durch einfache Abspaltung präformierter Atomgruppen entstände.

Es ist wichtig, wenigstens die wesentlichsten Abkömmlinge der

zerfallenden Eiweißverbindungen der Zelle kennen zu lernen. Wie wir

schon bei der Untersuchung der Stoffe fanden, die in der lebendigen

Substanz enthalten sind[134], können wir unter den Zersetzungsprodukten

der lebendigen Substanz zwei große Gruppen unterscheiden,

stickstoffhaltige und stickstofffreie Verbindungen. Von +beiden+

Gruppen entstehen Vertreter in +jeder+ Zelle, nur kann ihre spezielle

Zusammensetzung im einzelnen Falle je nach dem charakteristischen

Stoffwechsel der Zelle verschieden sein.

Unter den +stickstoffhaltigen+ Stoffen sind die am weitesten

verbreiteten der Harnstoff, die Harnsäure, die Hippursäure, das

Kreatin, sowie die Nukleinbasen: Xanthin, Hypoxanthin oder Sarkin,

Guanin und Adenin. Von der Mehrzahl dieser Stoffe ist es bisher

nicht bekannt, wie sie aus dem Zerfall der Eiweißkörper oder ihrer

Verbindungen hervorgehen, doch haben wir für einige wenigstens

Vermutungen über ihre unmittelbaren Vorstufen. So wird man z. B. aus

der Tatsache, die ~Schröder~ fand, daß kohlensaures Ammon, in die

frisch herausgeschnittene, noch lebendige Leber eines Hundes geleitet,

als +Harnstoff+ die Leber wieder verläßt, zu der Vermutung geführt,

daß das kohlensaure Ammon die Vorstufe des Harnstoffs sei, aus dessen

Molekül die Leberzellen durch Umlagerung der Atome unter Austritt von

zwei Molekülen Wasser Harnstoff bereiten:

(NH₄)₂CO₃ - 2 H₂O = (NH₂)₂CO.

Allein wenn es auch zweifellos ist, daß die Leberzellen aus

kohlensaurem Ammon Harnstoff zu bereiten vermögen, so ist doch damit

noch nicht gesagt, daß +aller+ Harnstoff auf diesem Wege entsteht.

In der Tat wissen wir, daß auch nach Ausschaltung der Leber noch

Harnstoff im Tierkörper gebildet wird. Es muß also noch andere Wege

der Harnstoffbildung im Körper geben, die uns bisher noch nicht

näher bekannt geworden sind. Kaum viel besser steht es um unsere

Kenntnis der +Harnsäure+bildung. Bei Reptilien und Vögeln stellt die

Harnsäure denjenigen Stoff vor, in welchem die Hauptmasse des aus

dem Eiweißzerfall stammenden Stickstoffs den Körper verläßt. Bei

diesen Tieren ist die Vorstufe der Harnsäure das milchsaure Ammon.

Aus Versuchen, die ~Gaglio~[135] an Hunden anstellte, geht hervor,

daß die Milchsäure des Blutes aus dem Zerfall von Eiweiß stammt,

denn der Milchsäuregehalt des Blutes steigt und sinkt mit der Menge

der Eiweißnahrung und ist, wie es scheint, unabhängig von der Menge

der eingenommenen Kohlehydrate. Während sich nun im Blute stets

Milchsäure findet, ist im Harn unter normalen Verhältnissen keine Spur

vorhanden; die Milchsäure muß also eine Umsetzung erfahren, ehe sie

ausgeschieden wird. Diese Verhältnisse klärte ~Minkowski~[136] durch

einen Versuch auf, indem er zeigte, daß Gänse nach Exstirpation ihrer

Leber nur noch ganz unbedeutende Mengen von Harnsäure ausscheiden,

dafür aber große Mengen von Milchsäure und Ammoniak, und zwar letztere

beide in den Mengenverhältnissen des milchsauren Ammons. Aus dieser

wichtigen Tatsache schließt ~Minkowski~ mit Recht, daß das milchsaure

Ammon bei den Vögeln die Vorstufe für die Bildung der Harnsäure sei,

aus der durch Umlagerung Harnsäure entstehe. Wie weit dieser Weg

der Harnsäurebildung auch für andere Tiere in Betracht kommt, läßt

sich vorläufig nicht sagen, aber wir können heute wohl mit größter

Wahrscheinlichkeit annehmen, daß außerdem bei allen Organismen, bei

denen Harnsäure gebildet wird, Harnsäure auch als ein Umsetzungsprodukt

der Nukleine des Zellkerns auftritt. Die Nukleinbasen gehören zu der

Gruppe der Purinkörper und das gleiche ist mit der Harnsäure der

Fall. Die Harnsäure stellt ein Oxydationsprodukt des Purins vor,

ein Trioxypurin, und entsteht zweifellos aus dem oxydativen Zerfall

der Kernnukleine, und zwar teils der Zellkerne der lebendigen Zelle

selbst, teils der mit der Nahrung aufgenommenen Gewebezellen. Von

der +Hippursäure+, die besonders im Stoffwechsel der Pflanzenfresser

entsteht, können wir dagegen mit Bestimmtheit die Synthese angeben.

Hippursäure wird beim Kochen mit Mineralsäuren oder Alkalien unter

Wasseraufnahme in Benzoesäure und Glykokoll gespalten, und diese

letzteren beiden können durch Erhitzen unter hohem Druck wieder zu

Hippursäure unter Wasseraustritt vereinigt werden. Man wird also

schon daraus auf die Vermutung geführt, daß auch im Körper der

Pflanzenfresser, wo die Möglichkeit der Entstehung einerseits von

Benzoesäure aus Eiweiß oder den aromatischen Verbindungen der Nahrung,

anderseits von Glykokoll aus leimgebenden Substanzen, die vom Eiweiß

abstammen, gegeben ist, die Hippursäure aus diesen beiden Substanzen

synthetisch gebildet wird. In der Tat kann man nicht nur im Körper

der Pflanzenfresser, sondern sogar auch der Fleischfresser die

Hippursäurebildung künstlich hervorrufen, wenn man Benzoesäure in den

Magen einführt. Der Körper liefert dann das nötige Glykokoll selbst

und bildet damit Hippursäure. Auch über den Ort der Hippursäurebildung

wissen wir genau Bescheid. Es ist, wie ~Bunge~ und ~Schmiedeberg~[137]

zuerst nachgewiesen haben, die Niere und neuerdings ist es sogar

~Cramer~ und ~Bashford~[138] gelungen, mit Nierenbrei als Vermittler

aus Benzoesäure und Glykokoll Hippursäure außerhalb des Tierkörpers zu

gewinnen. Daraus aber, wie es mehrfach geschehen ist, schon den Schluß

zu ziehen, daß die Hippursäuresynthese in der Niere ein enzymatischer

Prozeß sei, ist mindestens voreilig. Von der Entstehung des +Kreatins+

ist uns wiederum noch gar nichts näheres bekannt. Wahrscheinlich steht

es zum Guanidin in näherer genetischer Beziehung. Das Kreatin und das

aus ihm durch Wasseraustritt hervorgehende Kreatinin ist derjenige

Stoff, in dem die Muskelzellen die Hauptmasse des aus dem Zerfall

ihrer lebendigen Substanz hervorgehenden Stickstoffs abgeben. Allein

man weiß auch über das Schicksal des Kreatins +nach+ seiner Entstehung

ebensowenig, wie über seine Entstehungsgeschichte selbst; denn obwohl

das Kreatin in beträchtlichen Mengen in den Muskeln zu finden ist,

treten nur geringe Mengen davon im Harn auf. Es scheint also noch in

irgendeiner Weise Umsetzungen im Körper selbst zu erfahren. Auch von

den +Nukleinbasen+ schließlich wissen wir nur, daß sie aus dem Zerfall

der Nukleine und ihrer Abkömmlinge stammen; durch welche Umlagerungen

sie aber daraus hervorgehen, wissen wir vom Xanthin und Hypoxanthin

ebensowenig wie vom Guanin und Adenin.

Von den +stickstofffreien+ Umsetzungsprodukten der Eiweißverbindungen

in der lebendigen Substanz sind die wichtigsten: Fette, Kohlehydrate,

Milchsäure und Kohlensäure. Auch diese entstehen nicht durch einfache

Abspaltung aus dem Eiweißmolekül, sondern durch Umlagerung und

synthetische Prozesse. Daß im +Tierkörper+ Fett durch Umsetzungen aus

Eiweiß entstehen kann, ist schon früher viel bezweifelt worden und wird

noch heute von ~Pflüger~ im Gegensatz zu ~Voit~ und anderen Physiologen

energisch bestritten. Der pathologische Prozeß der sogenannten

Fettmetamorphose der Zellen, bei dem sich im Protoplasma Fetttröpfchen

anhäufen, bis die Zellen am Ende des Krankheitsprozesses tot und von

Fett erfüllt sind, mußte zwar eine unbefangene Auffassung zunächst zu

der Vorstellung führen, daß hier das Eiweiß sich in Fett umwandele.

Aber man konnte den Einwand machen, daß das Eiweiß der Zelle im Verlauf

der Krankheit nur durch von außen eindringendes Fett verdrängt werde.

Man hat daher diese wichtige Frage experimentell geprüft, und es

schien, als ob die Experimente zugunsten der ersten Ansicht sprächen.

~Leo~[139] benutzte die Tatsache, daß Phosphorvergiftung eine ungemein

schnell eintretende Fettmetamorphose, besonders der Leberzellen,

hervorruft, zu einem Experiment. Er wählte aus einer Anzahl von

Fröschen gleicher Größe und gleichen Gewichts sechs Individuen aus,

tötete sie und bestimmte ihren Fettgehalt. Darauf nahm er sechs

andere Individuen, vergiftete sie mit Phosphor und tötete sie nach

drei Tagen. Die Fettbestimmung ergab einen bedeutend größeren Gehalt

an Fett als bei den sechs ersten Fröschen. Dieser Versuch schien zu

zeigen, daß in der Tat Fett bei der Phosphorvergiftung entstanden

ist. Einen Versuch, der aber mehr direkt auf die Entstehung von Fett

aus Eiweiß hinzudeuten schien, stellte ~Franz Hofmann~[140] an. Er

nahm einen Haufen von Eiern der Schmeißfliege (+Musca vomitoria+)

und teilte ihn auf der Wagschale in zwei gleich schwere Portionen.

Eine dieser Portionen benutzte er, um den Fettgehalt zu bestimmen,

die andere setzte er auf Blut, dessen geringer Fettgehalt ebenfalls

bestimmt war. Die aus diesen Eiern auskriechenden Fliegenmaden nährten

sich von dem Blut, wuchsen und wurden groß. Nachdem sie ausgewachsen

waren, bestimmte ~Hofmann~ ebenfalls ihren Fettgehalt, und da stellte

sich heraus, daß sie zehnmal so viel Fett enthielten, als die Eier und

das Blut zusammengenommen. Der Blutzucker kam wegen seiner geringen

Menge nicht für die Fettbildung in Betracht. Man schloß also, daß das

Fett nur aus dem +Eiweiß+ des Blutes entstanden sein könnte. Allein

es ist bei allen diesen älteren Versuchen bezweifelt worden, ob die

angewendeten Untersuchungsmethoden auch zuverlässig waren. Indessen

haben auch die neueren, in größerer Zahl erschienenen Arbeiten über

diese Frage noch keine endgültige Entscheidung zu bringen vermocht,

wie die eingehenden Sammelreferate, die ~F. Kraus~ und ~Ribbert~ auf

der Kasseler Naturforscher-Versammlung im Jahre 1903 gegeben haben,

sowie die sich daran anschließenden Vorträge[141] deutlich erkennen

ließen. Auf Grund der neueren Erfahrungen kann man heute nur mit einer

gewissen Wahrscheinlichkeit annehmen, daß im Tierkörper aus Eiweiß kein

Fett gebildet wird, und daß es sich bei der Fettmetamorphose, die sich

unter pathologischen Verhältnissen in manchen Organen entwickelt, wohl

immer um eine Fetteinwanderung, um einen Fetttransport von anderen

Fettdepots in die betreffenden Gewebezellen handelt. Dagegen ist

es vom Pflanzenkörper niemals bezweifelt worden, daß hier Fett aus

Eiweißverbindungen entsteht. Die +Pflanze+ und viele niedere Organismen

vermögen unbestreitbar durch ihren Stoffwechsel Fette und Oele aus

Eiweißverbindungen durch chemische Umsetzungen zu bilden.

Ueber die Entstehung von +Kohlehydraten+ (Traubenzucker und Glykogen)

aus Eiweiß kann kein Zweifel herrschen. Schon lange weiß man, daß bei

schweren Formen der Zuckerkrankheit (+Diabetes mellitus+) selbst bei

vollständigem Fehlen der Kohlehydrate in der Nahrung mit der Steigerung

der genossenen Eiweißmenge auch die im Harn bei dieser Krankheit

ausgeschiedene Menge von Traubenzucker bedeutend vermehrt wird.

Desgleichen hat schon ~Claude Bernard~ beobachtet, daß bei Hunden, die

durch Hungern glykogenfrei gemacht waren, Glykogen in größerer Menge

wieder abgelagert wird, wenn sie reichlich mit reiner Eiweißnahrung

gefüttert werden, und ~Mehring~[142] fand bei einem Hunde, der nach

21-tägigem Fasten vier Tage lang mit reinem Fibrin gefüttert worden

war, über 16 g Glykogen in der Leber. Aehnliche Beobachtungen sind

zahlreich gemacht worden, so daß jetzt die Entstehung von Kohlehydraten

aus Eiweißverbindungen im Tierkörper sichergestellt ist. Das ist

auch um so weniger zu bezweifeln, als ja auch außerhalb des Körpers

aus gewissen Eiweißkörpern Kohlehydrate gewonnen werden können[143].

Die Entstehung von +Milchsäure+ aus Eiweiß haben uns schon die

Untersuchungen von ~Gaglio~[144] bewiesen, aus denen hervorgeht, daß

der Milchsäuregehalt des Blutes nur von der Menge des genossenen

Eiweißes, nicht der aufgenommenen Kohlehydrate abhängt. Daß schließlich

auch die +Kohlensäure+, welche die lebendige Substanz ausatmet, aus der

Zersetzung von Eiweißverbindungen und nicht etwa von stickstofffreien

Stoffen hervorgeht, ist ohne weiteres aus der Tatsache ersichtlich,

daß bei den Fleischfressern das Leben dauernd mit Eiweißnahrung allein

erhalten werden kann. Ueberhaupt beweist diese wichtige Tatsache, daß

aus dem Eiweiß der Nahrung sowohl alle diejenigen Stoffe gebildet

werden können, welche fortwährend vom Organismus ausgeschieden werden,

als auch alle die Stoffe, welche notwendig sind, um das Leben dauernd

zu unterhalten.

Man hat früher einen scharfen Unterschied zwischen tierischen und

pflanzlichen Zellen auf der Art der chemischen Umsetzungen begründen

wollen, die in beiden Organismenformen verlaufen, und hat gesagt:

in den Pflanzen finden fast ausschließlich Synthesen, in den Tieren

nur Spaltungsprozesse statt, eine Auffassung, die sich bis in die

neuere Zeit hinein mitgeschleppt hat. Allein schon vor mehr als 30

Jahren hat ~Pflüger~[145] bestritten, daß ein solcher prinzipieller

Unterschied bestehe. In der Tat, wie unsere bisherige Betrachtung

gezeigt hat, besteht der Unterschied allein darin, daß die pflanzlichen

Eiweißverbindungen der Chlorophyllkörper sich die Fähigkeit aus der

Urzeit her erhalten haben, +anorganisches+ Material zu assimilieren,

während die Tiere fertiges +organisches+ Nahrungsmaterial zum Aufbau

ihrer lebendigen Substanz brauchen. Dagegen finden sowohl im Tier,

wie im Pflanzenkörper Synthesen und Spaltungen statt. Der Synthese

der Stärke in der Pflanze muß erst die Spaltung der Kohlensäure

vorhergehen; damit die Stärke weiter verarbeitet werden kann, muß sie

erst wieder in einfache Zuckerarten gespalten werden, usf. Schließlich

haben wir auch in der Pflanze die ganze Reihe von Spaltungen, die mit

dem Zerfall der spezifischen Eiweißverbindungen der Zelle, mit der

Dissimilation verbunden sind, genau so wie im Tierkörper. Demgegenüber

aber finden auch im Tierkörper in großem Umfange Synthesen statt. Die

Weiterverarbeitung der verdauten Eiweißkörper, Fette und Kohlehydrate

zum Aufbau der lebendigen Substanz erfordert ausgedehnte synthetische

Prozesse und schließlich haben wir gesehen, daß die meisten Stoffe der

regressiven Eiweißmetamorphose erst auf synthetischem Wege aus den

Spaltungsprodukten der Eiweißkörper gebildet werden. Spaltungen und

Synthesen gehen also in der tierischen wie in der pflanzlichen Zelle

stets Hand in Hand, und die alte Unterscheidung in Spaltungs- und

synthetische Organismen ist nur der Ausdruck eines früheren Standes

unserer Kenntnisse von den chemischen Vorgängen in der lebendigen

Substanz.

Allgemeine Physiologie · 第 143 / 283 题