Allgemeine Charakteristik.
Die lebende Zelle besitzt ihren eigenen Stoffwechsel, sie nimmt
Nahrungssubstanzen auf, verändert sie, führt einige Bestandtheile
derselben ihrem Körper zu, während sie andere wieder nach Aussen
abgiebt; sie gleicht einem kleinen, chemischen Laboratorium, indem
fast fortwährend die verschiedenartigsten chemischen Processe in
ihr vor sich gehen, durch welche auf der einen Seite hochmoleculare
Stoffe von complicirter Zusammensetzung gebildet, auf der anderen
Seite wieder zerstört werden. Die lebendige Substanz befindet sich,
um so mehr, je intensiver der Process des Lebens ist, in einer
beständigen Selbstzersetzung und einer mit ihr Schritt haltenden
Neubildung. In dem Chemismus der Zelle sind daher zwei Hauptphänomene
auseinander zu halten, die +Phänomene der regressiven und der
progressiven Stoffmetamorphose+ oder wie Claude Bernard (IV.
1a) sich ausdrückt, les phénomènes de destruction et de création
organique, de décomposition et de composition.
Bei ihrer Zerstörung wird die lebendige Substanz vermöge
Selbstzersetzung durch eine Reihe meist unbekannter Zwischenstufen
in einfachere chemische Verbindungen übergeführt. Kohlensäure und
Wasser sind die einfachsten Endproducte dieser Zerstörung. Bei ihr
wird Spannkraft (potentielle Energie) in lebendige Kraft (kinetische
Energie) umgewandelt. Intramoleculare Wärme wird frei und bildet die
lebendige Kraft, die zur Hervorbringung der Arbeitsleistungen des
Zellkörpers die Vorbedingung ist.
Wie ausserordentlich gross die Zersetzbarkeit der Lebenssubstanzen
ist, geht schon daraus hervor, dass der geringste Anstoss oft
genügend ist, grosse Umsetzungen und Arbeitsleistungen in den
Zellkörpern hervorzurufen. „Sind es nicht, bemerkt Pflüger (V. 25,
26), wahrhaft verschwindend kleine lebendige Kräfte, die in einem
Lichtstrahl wirkend, die gewaltigsten Wirkungen in der Retina und dem
Gehirn hervorrufen? Wie ganz minimal sind die lebendigen Kräfte der
Nerven, wie ganz wunderbar klein die Mengen gewisser Gifte, die ein
grosses lebendiges Thier total vernichten.“
Bei der Neubildung lebender Substanz oder der progressiven
Metamorphose werden zum Ersatz des Verbrauchten neue Stoffe von
aussen aufgenommen, dem Körper einverleibt und in neue chemische
Verbindungen übergeführt, bei welchen Arbeitsleistungen wieder
Wärme in mehr oder minder hohem Grade gebunden und in Spannkraft
umgewandelt wird. Die wieder gebundene Wärme kann theils von der
bei den Zersetzungsprocessen frei werdenden intramolecularen Wärme
herrühren, theils rührt sie her, wie der Hauptsache nach in den
Pflanzen, von der belebenden Wärme der Sonnenstrahlen, durch welche
der Organismenwelt ein grosses Quantum lebendiger Kraft zugeführt und
im Protoplasmakörper in Spannkraft umgesetzt wird. Die von aussen
aufgenommenen Substanzen und die der Sonne entströmende Wärme stellen
das Betriebsmaterial und die Betriebskraft dar, durch welche der in
Wechsel von Selbstzersetzung und Selbstneubildung sich abspielende
Lebensprocess in letzter Instanz unterhalten wird.
Nach der Definition von Pflüger ist „der Lebensprocess die
intramoleculare Wärme höchst zersetzbarer und durch Dissociation
-- wesentlich unter Bildung von Kohlensäure und Wasser und
amidartigen Körpern -- sich zersetzender, in Zellsubstanz gebildeter
Eiweissmolecüle, welche sich fortwährend regeneriren und auch durch
Polymerisirung wachsen.“
Trotz grosser Verschiedenartigkeit des Stoffwechsels in den einzelnen
Organismen giebt es doch eine Reihe von fundamentalen Processen,
welche der gesammten organischen Natur gemeinsam sind und sich im
niedrigsten, einzelligen Wesen ebenso abspielen, wie im Körper der
Pflanzen und Thiere. +Wie in den Bewegungen und Reizerscheinungen,
offenbart sich auch in diesen fundamentalen Processen des
Stoffwechsels die Einheit der ganzen organischen Natur.+
Insofern fallen sie auch in den Bereich der allgemeinen Anatomie und
Physiologie der Zelle. Eine Uebereinstimmung macht sich namentlich in
folgenden 3 Punkten geltend:
1) Jede Zelle, sei es von Pflanze oder Thier, athmet, das heisst, sie
nimmt aus ihrer Umgebung Sauerstoff nach Bedürfniss auf und verbrennt
mit Hülfe desselben Kohlenhydrate und Eiweisssubstanzen ihres eigenen
Körpers, bei welchem Verbrennungsprocess als letzte Endproducte
Kohlensäure und Wasser gebildet werden.
2) In beiden organischen Reichen treten in grosser Zahl entsprechende
Substanzen im Stoffwechsel auf, wie Pepsin, Diastase, Myosin,
Xanthin, Sarcin, Zucker, Inosit, Dextrin, Glycogen, Milchsäure,
Ameisensäure, Essig- und Buttersäure.
3) In beiden Reichen sind manche Processe, durch welche complicirte
chemische Verbindungen dargestellt werden, identisch oder
wenigstens sehr ähnlich und unterscheiden sich wesentlich von den
Verfahren, durch welche der Chemiker im Stande ist, eine Anzahl
organischer Verbindungen auf synthetischem Wege darzustellen. Beim
+Chemismus der Zelle+ sowohl der Pflanzen wie der Thiere spielen
+Fermente+ eine grosse Rolle, Diastase, Pepsin, Trypsin etc.
Darunter versteht man organische Stoffe, welche in der lebenden Zelle
erzeugt, in ausserordentlich geringer Menge eine grosse chemische
Wirkung entfalten und ohne selbst in nennenswerthem Maasse dabei
verbraucht zu werden, hier Kohlenhydrate, dort Eiweisskörper in
charakteristischer Weise chemisch verändern können.
„Le chimisme du laboratoire est exécuté à l’aide d’agents et
d’appareils que le chimistre a créés, et le chimisme de l’être vivant
est exécuté à l’aide d’agents et d’appareils que l’organisme a
créés.“ (Claude Bernard IV. 1a.)
Im Folgenden werden wir die einzelnen Erscheinungen des Stoffwechsels
besonders von morphologischer Seite näher betrachten, ohne dabei
in die meist sehr verwickelten und grossen Theils noch unbekannten
chemischen Processe näher einzugehen. Wir können im Verlauf des
Stoffwechsels 3 Stadien unterscheiden, die Stoffaufnahme, die im
Innern des Protoplasma erfolgende Stoffumsetzung und die Stoffabgabe.
Das erste und letzte dieser Stadien wollen wir gemeinsam, alsdann das
zweite für sich allein besprechen.